(57)【要約】  ２つのスタック（５３、５７、６０、６１）を備えるトランスコア（４９、５９）であって、各々第１の厚さ（ｅｐ１）を有し、前記スタック（５３、５７、６０、６１）は各々、１つまたは複数の平らな部分からなり、その切削方向は直線であり、互いに平行であるか、または垂直であるかのいずれかであり、前記スタック（５３、５７、６０、６１）はギャップ（１）に面し、ギャップ（１）を含み、前記平らな部分はＮｉ＝３０〜８０％および１０％合金元素を含み、鋭い｛１００｝＜００１＞立方体組織を有するオーステナイトＦｅＮｉ合金から作られ、前記平らな部分の切削方向は圧延方向（ＤＬ）または横断方向（ＤＴ）のいずれかに平行であり、前記平らな部分は４００Ｈｚで＜２０Ｗ／ｋｇである、１Ｔの最大誘導に対する、磁気損失を有し、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は＜５ｐｐｍであり、磁場は試料の広い側の方向で印加され、この方向は圧延方向（ＤＬ）に平行であり、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は＜５ｐｐｍであり、磁場は試料の広い側の方向で印加され、この方向は横断方向（ＤＴ）に平行であり、圧延平面内に配置され、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は＜１０ｐｐｍであり、磁場は長さ方向で印加され、この方向は圧延方向（ＤＬ）および横断方向（ＤＴ）の４５°の中間方向に平行である、トランスコア（４９、５９）が実現される。
2019537248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カットアンドスタックタイプの電気トランスコア（４９、５９）であって、これは、各々第１の厚さ（ｅｐ１）を有する、２つのスタック（５３、５７、６０、６１）またはスタックのグループ（７０、７１、８２、８４、８８、８９、９２、９３）を備え、前記スタック（５３、５７、６０、６１、７０、７１、８２、８４、８８、８９、９２、９３）は、各々、単一の平らな部分または互いに絶縁されたいくつかの同一の平らな部分からなり、その主切断方向は直線的であり、互いに平行であるか、もしくは垂直であり、前記スタック（５３、５７、６０、６１）またはスタックのグループ（７０、７１、８２、８４、８８、８９、９２、９３）は、互いに向き合い、それらの間に１０ｍｍの最大値で少なくとも１つの残留またはキャリブレートされたエアギャップ（ε）を有し、前記平らな部分は、Ｎｉ＝３０〜８０％、好ましくはＮｉ＝４０〜６０％、および最大でも１０％、好ましくは最大でも２％の合金元素および調製の結果入る不純物を含み、残り部分は鉄である、少なくとも１つのオーステナイトＦｅＮｉ合金であり、前記合金は、鋭い立方体組織｛１００｝＜００１＞を有し、結晶粒子の少なくとも８０％、好ましくは前記結晶粒子の少なくとも９５％は理想方位｛１００｝＜００１＞に関して最大でも２０°に等しい角度（ω）だけ逸れ、前記平らな個片の２つの主要切削方向は圧延方向（ＤＬ）または前記圧延方向（ＤＬ）に垂直な横断方向（ＤＴ）のいずれかに実質的に平行であり、結晶面（１００）は圧延平面から最大でも２０°、好ましくは最大でも１０°、より好ましくは最大でも５°だけ逸れ、軸［００１］または［０１０］およびそれぞれ前記圧延方向（ＤＬ）または前記横断方向（ＤＴ）は最大でも２０°に等しい、好ましくは最大でも１０°に等しい、より好ましくは５°以下の角度（α）から逸れ、前記平らな部分は４００Ｈｚで２０Ｗ／ｋｇ未満、好ましくは１５Ｗ／ｋｇ未満、より好ましくは１０Ｗ／ｋｇ未満の１Ｔの最大誘導に対する磁気コアの誘導正弦波の磁気損失を有し、１．２Ｔ（λｓ１．２Ｔ）の最大誘導に対する見掛けの磁歪は測定が細長矩形試料上で実行されたときに、５ｐｐｍ未満、好ましくは３ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍであり、磁場は前記試料の長い側の方向で印加され、この方向は積層方向（ＤＬ）に平行であり、１．２Ｔ（λｓ１．２Ｔ）の最大誘導に対する前記見掛けの磁歪は、前記測定が細長矩形試料上で行われたときに、５ｐｐｍ未満、好ましくは３ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍ未満であり、前記磁場は前記試料の前記長い側の方向で印加され、この方向は前記圧延方向（ＤＬ）に垂直な前記横断方向（ＤＴ）に平行であり、前記圧延平面内に置かれ、１．２Ｔ（λｓ１．２Ｔ）の最大誘導に対する前記見掛けの磁歪は、前記測定が細長矩形試料上で行われたときに、１０ｐｐｍ未満、好ましくは８ｐｐｍ未満、好ましくは６ｐｐｍ未満であり、前記磁場は前記試料の前記長い方向で印加され、この方向は前記圧延方向（ＤＬ）および前記横断方向（ＤＴ）の４５°の中間方向に平行である、ことを特徴とするカットアンドスタックタイプの電気トランスコア（４９、５９）。
【請求項２】
前記スタック（５３、５７、６０、６１）は、各々Ｃ字形、Ｅ字形、またはＩ字形であることを特徴とする請求項１に記載のトランスコア。
【請求項３】
これは、互いに向かい合う２つのＥ字形サブコア（６０、６１）によって形成されることを特徴とする請求項２に記載のトランスコア。
【請求項４】
これは、ヘッドからテールに置かれるＥ字形の平らな部分のスタック（２１）によって形成され、前記Ｅ字形の平らな部分の外側枝（２３、２４、２５）の間の空き領域は前記Ｅ字形の平らな部分のと同じ組成および組織のＩ字形の平らな部分（７０、７１）で埋められ、エアギャップ（ε）は前記Ｅ字形の平らな部分と前記Ｉ字形の平らな部分（７０、７１）との間に存在することを特徴とする請求項２に記載のトランスコア。
【請求項５】
これは、互いに向かい合うＥ字形サブコア（５３）とＩ字形サブコア（５７）とによって形成されることを特徴とする請求項２に記載のトランスコア。
【請求項６】
これは、互いに向かい合う２つのＣ字形サブコア（３３、３４）によって形成されることを特徴とする請求項２に記載のトランスコア。
【請求項７】
これは、互いに向かい合う２つのＣ字形サブコア（４２、４３）の２つの隣接するセットによって形成されることを特徴とする請求項２に記載のトランスコア。
【請求項８】
これは、スタックの一連の層によって形成され、２つの連続する層はヘッドからテールに置かれ、エアギャップ（δ２）で分離されることを特徴とする請求項１または２に記載のトランスコア。
【請求項９】
前記スタックのうちの少なくとも１つはエアギャップ（δ１）によって各々分離される同一の形状のいくつかの平らな部分からなることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のトランスコア。
【請求項１０】
前記合金元素は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｍｎのうちの少なくとも１つのうちから選択されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のトランスコア。
【請求項１１】
切削された前記平らな部分は、対称性を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のトランスコア。
【請求項１２】
前記部分の結晶粒径は、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のトランスコア。
【請求項１３】
これは、第１の厚さ（ｅｐ１）を有し、それらの上に重ね合わされている前記スタックと同じ形状を有する、第２の厚さ（ｅｐ２）を有する、平らな部分の第２のスタックも備え、前記第２のスタックの前記平らな部分は２Ｔ以上の飽和磁化（Ｊｓ）を有する少なくとも１つの材料のものであり、前記第２のスタックは前記コアの体積の５０％未満であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のトランスコア（４９、５３）。
【請求項１４】
前記第２のスタックの前記平らな部分は、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＣｏ（Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｘ）合金から選択された少なくとも１つの材料から作られ、Ｘは、１つまたは複数のＭｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ａｌ、ＦｅＣｏＳｉ合金、軟鉄、鋼鉄、５〜２２％のＣｒおよび合計０から１０％のＭｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｖ、非配向ＦｅＳｉＡｌ電炉鋼を含有するフェライトステンレス鋼から選択されることを特徴とする請求項１３に記載のトランスコア（４９、５３）。
【請求項１５】
互いに向かい合う２つのスタックまたはスタックのグループの間の前記エアギャップ（ε）は、第１の厚さ（ｅｐ１）を有する第１のスタックの間および第２の厚さ（ｅｐ２）を有する前記第２のスタックの間で異なる幅を有することを特徴とする請求項１３または１４に記載のトランスコア（４９、５３）。
【請求項１６】
前記エアギャップ（ε）は第１の厚さ（ｅｐ１）を有する前記スタックの間で２から１５００μｍの間の幅（ε１）、および第２の厚さ（ｅｐ２）を有する前記スタックの間で２から３０００μｍの間の幅（ε２）を有することを特徴とする請求項１５に記載のトランスコア（４９、５３）。
【請求項１７】
カットアンドスタックタイプの磁気コアを備える単相または三相電気トランスであって、前記磁気コアは、請求項１から１６のいずれか一項に記載のタイプであることを特徴とする単相または三相電気トランス。
【請求項１８】
これは、航空機に搭載することを意図されているトランスであることを特徴とする請求項１７に記載のトランス。
【請求項１９】
これは、航空機のコックピット内に置かれることを意図されているトランスであることを特徴とする請求項１８に記載のトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に搭載され得る電気トランスの分野に関するものである。それらの機能は、ソースネットワークとオンボードの電気および電子システムとのガルバニック絶縁、さらには一次回路（搭載されている発電機電源側）と１つまたは複数の二次回路との間の電圧の変圧である。さらに、これらのトランスは、いくつかの航空機デバイスに定電圧を供給するための、電子コンポーネントに基づく下流機能による「整流器」であってよい。
【背景技術】
【０００２】
低周波オンボードトランス（≦１ｋＨｚ）が、もっぱら、構造上の制約条件に従って積層されるか、積み重ねられるか、または巻かれた軟磁性合金コアと、一次および二次銅巻線とからなる。一次供給電流は、時間の経過とともに可変であり、周期的であるが、必ずしも純粋な正弦波でなく、そのためトランスが必要であることに基本的に変わりはない。
【０００３】
これらのトランスに対する制約条件は多数ある。
【０００４】
これらは、可能な限り高い体積または重量出力密度を得るために可能な限り小さい体積および／または重量（一般に、これら２つは密接に関係している）を有していなければならない。動作周波数が低ければ低いほど、このヨークの断面積および磁気ヨーク体積（したがって重量も）は大きく、低周波用途における小型化の必要性に応じにくくなる。基本周波数が制約条件として課されることはよくあるので、このことは可能な最も高い仕事をする磁束を得ることであるか、または電力供給が制約条件として課される場合、搭載重量を減らすことによってパワーウェイトレシオを大きくすることを常に目指して、磁束が通過する断面積（したがって材料の重量）を可能な限り減らすことである。
【０００５】
これらは、高い費用対効果を得るために十分に長い寿命（用途に応じて少なくとも１０から２０年）を有していなければならない。したがって、トランスの経年劣化に関して熱動作形態（ｔｈｅｒｍａｌ  ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｒｅｇｉｍｅ）が考慮されなければならない。典型的には、２００℃の温度で１００，０００時間の最小寿命が望ましい。
【０００６】
トランスは、出力電圧の振幅が刻一刻と、特に、トランスが通電したとき、または電磁アクチュエータが急にスイッチオンにされたときに、最大６０％まで過渡的に変化する可能性のある、ほぼ正弦波の周波数の電源網で動作しなければならない。これは、因果関係を有し、構造上、磁気コアの非線形磁化曲線を通じてトランスの一次側への電流引き込みを有する。トランスの要素（絶縁体および電子コンポーネント）は、損傷することなく、この引き込み電流の大きな変動、いわゆる、「突入効果」に耐えることができなければならない。
【０００７】
この突入効果は、公式Ｉｎ＝２．Ｂｔ＋Ｂｒ−Ｂｓａｔによって計算される、「突入指数（ｉｎｒｕｓｈ  ｉｎｄｅｘ）」Ｉｎによって定量化されるものとしてよく、ただし、Ｂｔは、トランスの磁気コアの公称仕事誘導（ｎｏｍｉｎａｌ  ｗｏｒｋ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）であり、Ｂｓａｔは、コアの飽和誘導であり、Ｂｒは、その残留誘導である。
【０００８】
その突入があると、トランスがそれの設計に対する公称磁束変化量ｄΦ／ｄｔに対応する激しい電圧引き込みを急に（たとえば、オンボードシステムがすでに電力を発生しているときのトランスの始動時に）受ける可能性があることを明確に述べることが重要である。この瞬間にトランス内の磁束が最初にΦ０であるとすれば、磁束はいきなりΦ０＋ｄΦにされる。Φ０が０に近づくと、Φ０＋ｄΦはｄΦに近づき、これはトランスがしかるべき寸法にされている場合に飽和束に近づき得る。しかし、Φ０が高い、たとえば、曲線Ｂ（Ｈ）のひじの近くにある場合、束ｄΦを加えるとこれは非常に高い値Φ０＋ｄΦになり、したがって過飽和磁気誘導（ｈｙｐｅｒｓａｔｕｒａｔｅｄ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ）が生じてこの追加の流れｄΦを生成する。したがって、これを行うために、トランスは、印加される過飽和磁場、およびパワーエレクトロニクス基板における電流の急激な上昇を引き起こす、したがって重大な損傷を引き起こすおそれのある、トランスの一次側への対応する電流を使用することになる。
【０００９】
また、過飽和を引き起こすΦ０＋ｄΦのそのような状況になることを回避するために、およびトランス接続時にΦ０が低いか、または高いかを予測することは不可能なので、トランスの分野の当業者は、特に、上記の突入公式に組み込まれた次の規則を適用する。
【００１０】
第１の規則は、トランスの電気的接続時に最大磁束を受け入れるために材料の飽和誘導を高めることである。
【００１１】
第２の規則は、Φ０を低減するように残留誘導Ｂｒを小さくすることである。
【００１２】
残留誘導Ｂｒは、ここでは、本明細書の他の部分と同様に、大ヒステリシスサイクル（ｍａｊｏｒ  ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ  ｃｙｃｌｅ）上で磁場が打ち消される誘導点を意味する。実際、トランスの磁気履歴は先験的には知られていない（またこれはオンボードトランスの動作の一般的な場合である）ので、トランスが−−オンボード電気ネットワークに接続される前に静止していようと、その通電状態にあろうと−−過渡電流スパイクの効果の下で大ヒステリシスサイクルをすでに通ってしまっている（この場合、単にＢｒと呼ばれる、最大Ｂｒ誘導で静止している）かどうか、または小ヒステリシスサイクル（すなわち、印加される最大の磁場によって磁気コアが飽和誘導にされていない大サイクルの内側）を通っているかどうかを知ることは不可能である。この不確定性を考慮して用心のために、大ヒステリシスサイクルの誘導Ｂｒは突入現象に関する特性量として考えることができない。
【００１３】
磁気において、「大」および「小」ヒステリシスサイクルは従来から次のように定義されていることに留意されたい。
【００１４】
ヒステリシスサイクルは、可変印加磁場Ｈの下で磁化Ｍにおいて、対応する磁化Ｍ（Ｈｍｉｎ）およびＭ（Ｈｍａｘ）が安定し、次いで、ループＭ（Ｈ）は閉じるまでＨを２つの値ＨｍｉｎとＨｍａｘとの間で変化させることによって得られる閉曲線Ｍ（Ｈ）である。ヒステリシスは、磁化Ｍが−−全体においてまたは一部において−−「上昇ヒステリシス曲線」と呼ばれる前向き経路（Ｈｍｉｎ→Ｈｍａｘ）と「下降ヒステリシス曲線」と呼ばれる戻り経路（Ｈｍａｘ→Ｈｍｉｎ）との間で異なるという事実によって特徴付けられる。ヒステリシスはこうして上昇と下降の２つの部分を持つループを形成することと、これら２つの部分はリングＨｆｅｒｍ１およびＨｆｅｒｍ２の「閉」の２つの磁場に対して結合することとがわかる。
【００１５】
印加超強磁場ＨｍｉｎおよびＨｍａｘを大きくすることによって、ヒステリシスサイクルが先鋭化して最高の磁場で単一の磁化曲線を形成することで終わることが理解されるが、２から１の曲線のうちの一方が出て来る磁場は、いわゆる「閉」磁場Ｈｆｅｒｍ１またはＨｆｅｒｍ２である。
【００１６】
Ｈｍａｘ＞Ｈｆｅｒｍ２およびＨｍｉｎ＜Ｈｆｅｒｍ１である場合（すなわち、ヒステリシスループが最高の印加磁場に対して両端において単一の磁化曲線に変形する場合）、ヒステリシスサイクルは「大」と呼ばれる。そうでない場合には、「小」と呼ばれる。
【００１７】
第３の規則は、公称仕事誘導Ｂｔを小さくすることであり、これによりトランスの磁気コアは最大値が定義によりＢｔである小ヒステリシスサイクルを描くことになる。
【００１８】
突入効果を制限するために、低周波トランスの最も一般的な用途のための最も広く使用され、最も安全な方法はＢｔを小さくする（上記の公式を参照）ことであり、それにより、たとえば、電気的接続時に一時的にトランスに入らなければならない磁束の増加ｄΦ（コアの２．Ｂｔ．ｓｅｃｔｉｏｎに相当する）を低減する。
【００１９】
その一方で、Ｂｔを小さくすることも、磁気ヨーク断面積を増やすことによって（電圧＝ｄΦ／ｄｔ＝ｄ（Ｎ．Ｂｔ．Ｓ）／ｄｔ、ただし、Ｎ＝二次側の巻き数）、したがってオンボードトランスに対する満足のゆく解決方法ではない、重量を増やすことによって、補償されなければならない、定常状態のトランスの電圧の変圧容量を減じることになる（トランスの主な仕事）。この場合、われわれは、Ｂｔの低下を制限するためにＢｓを大きくしＢｒを小さくする磁性材料の選択に基づく解決方法を用いて突入を制限することを常に好む。
【００２０】
電磁気力および磁歪によりトランスによって放射されるノイズは、力における標準に適合するか、またはトランスの近くにいる使用者および要員の要求条件を満たすように十分に低くなければならない。パイロットおよび副パイロットは、ヘッドセットなしで直接連絡し合えることを望むことが次第に多くなってきている。
【００２１】
トランスの熱効率もまた考慮することが非常に重要であるが、それは、これが内部動作温度および、たとえば、しかるべき寸法のオイルポンプに関連付けられている、巻き線とヨークとを囲むオイルバスを用いて放出されなければならない熱流量の両方を定めるからである。熱出力源は、もっぱら一次および二次巻き線からのジュール損失、および時間の経過とともに変わる、磁性材料中の磁束変化からの磁気損失である。工業的に実用するうえで、抽出される大量熱出力は、オイルポンプのサイズと出力、およびトランスの内部動作制限温度によって課される特定の閾値に制限される。
【００２２】
最後に、トランスのコストは、トランスの熱形態を考慮することによって、材料、設計、製造、および保守のコストと、デバイスの電力密度（重量または体積）の最適化とを技術−経済の観点から最良の形で折り合わせることを確実にするために可能な限り低く抑えられなければならない。
【００２３】
一般に、可能な重量／体積電力の最高の密度を求めることが有利である。それを高めるために考慮されるべき基準は、もっぱら、飽和磁化Ｊｓ、および鉄、鉄シリコン、鉄コバルト合金などの中高透磁性材料に対する８００Ａ／ｍ  Ｂ８００における磁気誘導、またはＦｅ−Ｎｉ合金などの高透磁性磁性材料に対する８０Ａ／ｍ  Ｂ８０における磁気誘導である。
【００２４】
低周波オンボードトランスを製造するための２つの技術が現在使用されている。
【００２５】
これらの技術のうちの第１のものによれば、トランスは、電源が単相であるときに巻かれた磁気回路を備える。電源が三相であるときには、トランスのコアの構造は、先行するタイプの２つの隣接する円環状コアの形態をとり、第３の巻かれた円環によって囲まれ、２つの前の円環状コアの周りに「８の字」を形成する。実際には、この形態の回路は、磁性板にわずかな厚さを与える（典型的には０．１ｍｍ）。実際、この技術は、供給周波数が、誘導される電流を考慮して、この厚さの細長片の使用を制約するときのみ、すなわち、典型的には数百Ｈｚの周波数に対して、使用される。
【００２６】
これらの技術のうちの第２のものによれば、企図されている磁性板の厚さに関係なく、積み重ねられた磁気回路が使用される。この技術は、したがって、数ｋＨｚ未満の周波数に対して有効である。しかしながら、寄生エアギャップを低減する（したがって、皮相電力を最適化する）とともに磁性板の間に誘起される電流を制限するために、磁性板のばり取り、並置、または電気絶縁の際にも特別な注意が払われなければならない。
【００２７】
これらの技術のいずれかにおいて、細長片のどのような厚さが企図されていようと、オンボード電源トランスにおいて高い透磁率を有する軟磁性材料が使用される。これらの材料の２つの族は、０．３５ｍｍから０．１ｍｍの厚さのもの、さらには０．０５ｍｍの厚さのものすら存在し、その化学組成によって明確に区別される。
−  もろさおよび電気抵抗はもっぱらＳｉの含有量によって制御される、Ｆｅ−３％  Ｓｉ合金（合金の組成は、本文全体を通して重量％で与えられるが、ただし、後述されるナノ結晶合金のものを除く）。磁気損失は、極めて低い（Ｎ．Ｏ．非配向結晶粒合金）から低い（Ｇ．Ｏ．結晶粒配向合金）であり、その飽和磁化Ｊｓは高く（２Ｔのオーダー）、そのコストは非常に適度であり、オンボードトランスコア技術または同様のもののいずれについても使用されるＦｅ−３％  Ｓｉの２つの部分族がある。
○  「巻かれる」タイプのオンボードトランス構造に使用される、配向結晶粒（Ｇ．Ｏ．）を有するＦｅ−３％  Ｓｉ。その高い透磁率（Ｂ８００＝１．８〜１．９Ｔ）はその高く存在する集合組織｛１１０｝＜００１＞によるものであり、これらの合金は、安価であること、形成しやすいこと、高い透磁率を有することという利点を有するが、その飽和は２Ｔに制限され、これらは非常に重要な高調波を引き起こし得る磁化曲線の非常に際立った非線形性を有する。
○  「カットアンドスタック」タイプのオンボードトランス構造に使用される、非配向（Ｎ．Ｏ．）結晶粒Ｆｅ−３％  Ｓｉ。その透磁率は低減され、その飽和磁化はＧ．Ｏ．の飽和磁化に類似している。
−  脆性および電気抵抗がもっぱらバナジウムによって制御されるＦｅ−４８％  Ｃｏ−２％合金。その高い透磁率はその物理的特性（低Ｋ１）だけでなくＫ１を非常に低い値に設定する最終焼き鈍しの後の冷却にも負っており、そのもろさのせいで、これらの合金は硬化状態で（切削、型押し、折り畳み、．．．によって）整形されなければならず、個片がその最終形状（ＥまたはＩトランスの形態で、回転機械のローターもしくはステーター）を有するときにのみ、最終工程でその後焼き鈍しされる材料であり、さらに、Ｖが存在するので、焼鈍雰囲気の質は酸化するのを回避するように完全に制御されなければならず、最後に、この材料の価格は、非常に高く（Ｆｅ−３％  Ｓｉ−Ｇ．Ｏ．の２０から５０倍）、Ｃｏの存在に関係し、Ｃｏの含有量におおよそ比例する。
【００２８】
オンボード低周波電源トランスでは高透磁性材料のこれら２つの族のみが現在使用されている。しかしながら、Ｃｏを鉄に添加すると、合金の磁気飽和が増大し、Ｃｏが３５から５０％に向かうにつれ２．４Ｔに達することが以前から知られており、オンボードトランスにおいてＦｅ−４８％  Ｃｏ−２％  Ｖに比べて少ないコバルトを含有する他のＦｅＣｏ系材料が使用されていることを期待した人もいるかもしれない。
【００２９】
しかし残念なことに、これらの中間合金は数十ｋＪ／ｍ３の磁気結晶異方性を有し、最終的な結晶方位のランダム分布の場合に高い透磁率をもたらしえないことがわかる。中間周波数のオンボードトランスに対して４８％  Ｃｏ未満の磁性板の場合、成功の確率は各結晶粒内で軸＜１００＞が圧延方向に非常に近いという事実によって特徴付けられる鋭い集合組織を必ず通過するところにあることが以前から知られている。二次再結晶化によってＦｅ  ３％  Ｓｉ内でＧｏｓｓによって得られた集合組織｛１１０｝＜００１＞は説明に役立つ事例である。しかしながら、これらの研究によれば、磁性板はコバルトを含んでいるべきでない。
【００３０】
つい最近では、米国特許出願第３，８８１，９６７号において、４から６％  Ｃｏおよび１から１．５％  Ｓｉの添加により、また二次再結晶化を使用することによって、高い透磁率も得ることが可能であり、Ｂ８００≒１．９８Ｔ、最良の整流板Ｆｅ  ３％  Ｓｉ  Ｇ．Ｏ．（Ｂ８００≒１．９０Ｔ）と比較して８００Ａ／ｍで０．０２  Ｔ／％  Ｃｏの利得であることが示されている。しかしながら、Ｂ８００の４％のみの増大は、トランスを著しく軽量化するのに十分でないことは明らかである。比較により、トランスに対する最適化されたＦｅ−４８％  Ｃｏ−２％  Ｖ合金は、約２．１５Ｔ±０．０５ＴのＢ８００を有し、これは、８００Ａ／ｍで約１３％±３％から、２５００Ａ／ｍで約１５％から、５０００Ａ／ｍで約１６％からの、同じヨーク断面積に対する磁束の増大を許す。
【００３１】
また、０より非常に明確に大きい磁歪係数λ１００の存在に結合している、二次再結晶化による大きな結晶粒の、および１．９ＴのＢ８００を許容する結晶の間の非常に低い配向消失のあるＦｅ  ３％  Ｓｉ  Ｇ．Ｏ．の存在に留意されたい。これは、この材料を取り付けおよび動作の制約条件に対して非常に敏感なものにし、これによりＦｅ  ３％  Ｓｉ  Ｇ．Ｏ．のＢ８００は工業的に実用され、オンボードトランスは約１．８Ｔで動作する。これは、米国特許出願第３，８８１，９６７号の合金に対する場合でもある。さらに、Ｆｅ−４８％  Ｃｏ−２％  Ｖは、振幅がＦｅ−３％  Ｓｉよりそれでも４から５倍高い磁歪係数を有するが、結晶方位のランダム分布および小さな平均結晶粒径（数十ミクロン）は、低い応力に対する感度をかなり小さくし、したがって動作時にＢ８００を著しく減少させることはない。
【００３２】
動作時に、したがって、Ｆｅ−４８％  Ｃｏ−２％  ＶによるＦｅ  ３％  Ｓｉ  Ｇ．Ｏ．の置換は８００から５０００Ａ／ｍの動作磁場振幅に対して２０から２５％のオーダーのオンボードトランスの磁束一定断面積の増大をもたらし、したがって１％  Ｃｏにつき磁束の約０．５％の増大を引き起こすことが考慮されなければならない。米国特許出願第３，８８１，９６７号の合金では、１％  Ｃｏで磁束の１％の増大を許すが、上で述べたように、この全増大（４％）は、この材料の開発を正当化するには低すぎると考えられた。
【００３３】
また、特に米国特許出願第３，８４３，４２４号では、２％未満のＣｒおよび３％未満のＳｉを有し、一次再結晶化および正常結晶粒成長によって得られるＧｏｓｓ集合組織を有するＦｅ−５から３５％のＣｏ合金を使用することも提案されている。組成Ｆｅ−２７％  Ｃｏ−０．６％  ＣｒまたはＦｅ−１８％  Ｃｏ−０．６％  Ｃｒは、８００Ａ／ｍで２．０８Ｔに、８０００Ａ／ｍで２．３Ｔに到達することを可能にするとして引用されている。これらの値は、動作時に、８００Ａ／ｍにおいて１．８Ｔで、５０００Ａ／ｍにおいて１．９５Ｔで動作するＦｅ−３％  Ｓｉ−Ｇ．Ｏ．磁性板と比較して、８００Ａ／ｍにおいて１５％の、５０００Ａ／ｍにおいて１８％の所与のヨーク断面における磁束を増大させ、したがってトランスの体積または重量を同じ量だけ減らすことを可能にする。したがって、一般的に、市販合金Ｆｅ−４８％  Ｃｏ−２％  Ｖで、ただし著しく低い（１８から２５％）Ｃｏ（したがってコスト）のレベルで、アクセス可能なものに近い磁気誘導１０Ｏｅを得ることを可能にする、低Ｃｏ  Ｆｅ−Ｃｏ合金の生産（合金元素を添加することも可能）のためのいくつかの組成および方法が提案されている。
【００３４】
カットアンドスタックのコア技術では、Ｆｅ−Ｎｉ合金が航空機用トランスにおいて使用されることは知られていない。実際、これらの材料は、上記のＦｅ−Ｓｉ（２Ｔ）またはＦｅ−Ｃｏ（＞２．３Ｔ）と比べてかなり低いＪｓ（Ｆｅ−Ｎｉ５０に対して最大でも１．６Ｔ）と呼ばれる飽和磁化を有し、またλ１１１＝７ｐｐｍおよびλ１００＝２７ｐｐｍのＦｅＮｉ５０に対する磁歪係数も有する。この結果、「非配向」タイプの（すなわち、著しい集合組織を有しない）Ｆｅ−Ｎｉ５０多結晶材料に対して見掛けの飽和磁歪はλｓａｔ＝２７ｐｐｍとなる。そのようなレベルの磁歪は、高ノイズの原点にあり、このことは、極めて適度の飽和磁化Ｊｓに加えて、この材料が使用されない理由を説明している。
【００３５】
要約すれば、航空機用トランス設計者が直面する様々な問題がこのようにして発生することがある。
【００３６】
磁歪によるノイズに関する強い要求条件がない場合、低い突入効果、トランスの高い重量密度、良好な効率、および低い磁気損失に関する要求条件の間の関係を折り合わせることで、Ｆｅ−Ｓｉ  Ｇ．Ｏ．、Ｆｅ−Ｃｏ、もしくは鉄系非晶質材料で巻かれた磁気コアを伴う解決方法、またはＦｅ−Ｓｉ  Ｎ．Ｏ．もしくはＦｅ−Ｃｏから作られているカットアンドスタック個片の磁気コアを伴う解決方法を使用することになる。
【００３７】
後者の場合、ＦｅＳｉ  Ｎ．Ｏ．もしくはＧ．Ｏ．電炉鋼またはＦｅ４９Ｃｏ４９Ｖ２などのＦｅＣｏ合金のカットアンドスタックＥまたはＩコアはよく使用される。しかし、これらの材料は著しい磁歪を有し、磁化方向は常にＥ構造内で同じ結晶学的方向に留まるとは限らないので、これらのトランス構造は、その寸法決めが（Ｊｓの約７０％の）通常の仕事誘導レベルで行われる場合に著しく変形し、著しいノイズを放射することがある。ノイズの放射を低減するためには、以下のことを行わなければならない。
−  仕事誘導を低減すること。ただし、その後、コアの断面を同じ比で増大させる必要があり、したがってその体積および重量は伝達される同じ出力を維持する。
−  またはトランスを音響遮蔽すること。その結果、コストが増加し、トランスの重量および体積が増える。
【００３８】
これらの条件の下で、仕様の重量およびノイズに関する制約条件を同時に満たすトランスを設計することが常に可能とは言えない。
【００３９】
低いノイズ磁歪に関する要求条件がますます広く行き渡るにつれ、トランスの体積および重量を増やすことによる以外の以前の技術ではこれらの条件を満たすことが可能でないが、それというのも、平均Ｂｔ仕事誘導を低減すること、したがって同じ磁気仕事束（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｗｏｒｋ  ｆｌｕｘ）を維持するためにコア断面積および全重量を増やすこと以外に、ノイズを低減する方法を知らないからである。Ｂ１は、ノイズ要求条件がない場合にＦｅ−ＳｉまたはＦｅ−Ｃｏに対して１．４から１．７Ｔの代わりに約１Ｔまで下げられるべきである。また、トランスに詰め物をすることが必要な場合も多く、その結果、重量および嵩が増える。
【００４０】
ゼロ磁歪の材料のみであれば、一目見て、問題が解決されるが、ただし、現在の解決方法よりも高い仕事誘導を有することを前提とする。約０．７５Ｔの飽和誘導Ｊｓを有するＦｅ−８０％  Ｎｉ合金およびＪｓが約１．２６Ｔであるナノ結晶材料のみが、そのような低い磁歪を有する。しかし、Ｆｅ−８０％  Ｎｉ合金は、従来のトランスに比べて軽いトランスを実現するには低すぎるＢｔ仕事誘導を有する。ナノ結晶材料のみが、低ノイズが必要とされるこの軽量化を可能にする。
【００４１】
しかし、ナノ結晶は、「オンボードトランス」という解決方法の場合に大きな問題を引き起こす。すなわち、厚さが約２０μｍあり、剛性支持体の周りに非晶質の柔軟な状態で巻かれた円環であり、したがって円環形状は熱処理全体を通して保持され、その結果ナノ結晶化が生じる。そして、この支持体は、円環の形状を保つために、また円環は前に説明した巻き回路技術を使用することによってトランスの小型化を改善できるようにするためにその後半分に切断されることが多いので、熱処理後に常に取り外すことができない。巻きコアに樹脂を含浸させることだけで、樹脂の重合の後に取り外される支持体が存在しない状態で同じ形態に維持することができる。しかし、含浸され硬化されたナノ結晶コアのＣカットの後に、巻き線が挿入された後、閉じた円環を再構成するために２つの部分が正確に面と向かう状態に戻されるのを妨げるＣの変形がある。トランス内にＣを固定する制約条件も、その変形を引き起こし得る。したがって、支持体を保つことが好ましいが、その結果、トランスの重量が増加する。さらに、ナノ結晶は、磁気コア断面増加がＪｓによって課される仕事誘導の低下を補償しなければならないので、トランスの重量を著しく増やすことを必要とする、他の軟質材料（鉄、ＦｅＳｉ３％、Ｆｅ−Ｎｉ５０％、ＦｅＣｏ、非晶質鉄系合金）に比べて著しく低い飽和磁化Ｊｓを有する。また、「ナノ結晶」による解決方法は、必要な最大ノイズレベルが低い場合、およびノイズが低い別の軽量の解決方法が現れなかった場合に、最後の手段として使用されるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４２】
【特許文献１】米国特許出願第３，８８１，９６７号
【特許文献２】米国特許出願第３，８４３，４２４号
【非特許文献】
【００４３】
【非特許文献１】「Ａｌｌｏｙ  ４８」Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｌｌｏｙｓ  Ｄｉｇｅｓｔ，  Ｉｎｃ．  Ｕｐｐｅｒ  Ｍｏｎｔｃｌａｉｒ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ、１９７５年６月出版
【非特許文献２】Ｆ．Ｊ．Ｇ．  Ｌａｎｄｇｒａｆ、「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｆｅ−４７．５％  Ｎｉ  ａｌｌｏｙ」、Ｊ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｅｎｇ．  （１９８９年）第１１巻、第１号、４５〜４９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
本発明の目的は、航空機に使用することに適し、可能な最良の方法において上で述べた技術的問題を解決し、以下を伴う仕様の条件を満たすことを可能にする低周波電気トランス設計を提案することである。
−  正確な求めた値がトランスの電源のタイプ、突入を受けるトランスの電気または電子コンポーネントのタイプに依存し得る、典型的には０．８未満である、非常に低い突入指数。
−  コックピット内に置かれるトランスに対する８０ｄＢ以下、好ましくは５５ｄＢ以下の、突入効果が感じられたときの期間以外の、動作中のノイズ。
−  ならびに典型的には少なくとも１ｋＶＡ／ｋｇ、および好ましくは１．２５ｋＶＡ／ｋｇを超える、またはさらには１．５ｋＶＡ／ｋｇを超える、可能な最大電力の重量密度によって得られる可能な最小の磁気コアの総重量。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
この目的を達成するために、本発明の対象は、カットアンドスタックタイプの電気トランスコアであり、これは、各々第１の厚さ（ｅｐ１）を有する、２つのスタックまたはスタックのグループを備え、これらのスタックは、各々、単一の平らな個片または互いに絶縁されたいくつかの同一の平らな個片から構成され、その主切断方向は直線的であり、互いに平行であるか、もしくは垂直であり、それらのスタックまたはスタックのグループは、互いに向き合い、それらの間に１０ｍｍの最大値でキャリブレートされた少なくとも１つの残留エアギャップ（ε）を備え、平らな個片は、Ｎｉ＝３０〜８０％、好ましくはＮｉ＝４０〜６０％、および最大でも１０％、好ましくは最大でも２％の合金元素および調製の結果入る不純物を含み、バランスは鉄である、少なくとも１つのオーステナイトＦｅＮｉ合金であり、合金は、鋭い立方体組織｛１００｝＜００１＞を有し、その結晶粒子の少なくとも８０％、好ましくは結晶粒子の少なくとも９５％は理想方位｛１００｝＜００１＞から２０°以下の角度（ω）だけ逸れ、平らな個片の両方の主切断方向は圧延方向または圧延方向を横切る方向のいずれかに実質的に平行であり、結晶面（１００）は圧延平面から最大でも２０°、好ましくは最大でも１０°、より好ましくは最大でも５°だけ逸れ、軸［００１］または［０１０］およびそれぞれ圧延方向もしくは横断方向は最大でも２０°に等しい、好ましくは最大でも１０°に等しい、より好ましくは最大でも５°の角度（α）から逸れ、平らな個片は４００Ｈｚで２０Ｗ／ｋｇ未満、好ましくは１５Ｗ／ｋｇ未満、より好ましくは１０Ｗ／ｋｇ未満の１Ｔの最大誘導に対する磁気コアからの誘導正弦波の磁気損失を有し、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は、測定が細長矩形試料上で実行されたときに、５ｐｐｍ未満、好ましくは３ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍであり、磁場は試料の広い側の方向で印加され、この方向は圧延方向に平行であり、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は、測定が細長矩形試料上で行われたときに、５ｐｐｍ未満、好ましくは３ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍであり、磁場は試料の長い側の方向で印加され、この方向は圧延方向を横切る方向に平行であり、圧延平面内に置かれ、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は、測定が細長矩形試料上で行われたときに、１０ｐｐｍ未満、好ましくは８ｐｐｍ未満、より好ましくは６ｐｐｍであり、磁場は試料の長い方向で印加され、この方向は圧延方向の４５°の中間方向に、横断方向から、平行である、ことを特徴とする。
【００４６】
スタックは、各々、Ｃ字形、Ｅ字形、またはＩ字形であるものとしてよい。
【００４７】
次いで、コアは、互いに向き合う２つのＥ字形サブコアによって形成され得る。
【００４８】
次いで、コアは、ヘッドからテールへ置かれているＥ字形の平らな個片のスタックによって形成されるものとしてもよく、Ｅ字形の平らな個片の側枝の間の空き領域はＥ字形の平らな個片のと同じ組成および組織のＩ字形の平らな個片によって埋められ、エアギャップ（ε）はＥ字形の平らな個片とＩ字形の平らな個片との間に存在する。
【００４９】
次いで、コアは、互いに向き合うＥ字形サブコアと、Ｉ字形のサブコアとによっても形成され得る。
【００５０】
次いで、コアは、互いに向き合う２つのＣ字形サブコアによっても形成され得る。
【００５１】
次いで、コアは、互いに向き合う、２つのＣ字形サブコアの２つの隣接するセットによっても形成され得る。
【００５２】
代替的に、コアは、スタックの一連の層によって形成されるものとしてよく、２つの連続する層はヘッドからテールに置かれ、エアギャップ（δ２）で分離される。
【００５３】
スタックの少なくとも１つは、エアギャップ（δ１）で各々分離された同一の形状のいくつかの平らな個片からなるものとしてよい。
【００５４】
合金元素は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｍｎのうちの少なくとも１つから選択され得る。
【００５５】
切断された平らな個片は対称性を有するものとしてよい。
【００５６】
これらの部分の結晶粒径は、２００μｍ以下であってよい。
【００５７】
トランスのコアは、第１の厚さ（ｅｐ１）を有し、それらの上に重ね合わされているスタックと同じ形状を有する、第２の厚さ（ｅｐ２）を有する、平らな個片の第２のスタックも備えるものとしてよく、第２のスタックの平らな個片は、少なくとも、２Ｔ以上の飽和磁化を有する材料のものであり、第２のスタックはコア体積の５０％未満である。
【００５８】
第２のスタックの平らな個片は、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＣｏ（Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｘ）合金から選択された少なくとも１つの材料から作られるものとしてよく、Ｘは、１つまたは複数のＭｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ａｌ、ＦｅＣｏＳｉ合金、軟鉄、鋼鉄、５〜２２％のＣｒおよび合計０から１０％のＭｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｖ、非配向ＦｅＳｉＡｌ電炉鋼を含有するフェライトステンレス鋼から選択される。
【００５９】
互いに向かい合う２つのスタックまたはスタックのグループの間のエアギャップ（ε）は、第１の厚さ（ｅｐ１）を有する第１のスタックの間および第２の厚さ（ｅｐ２）を有する第２のスタックの間で異なる幅を有するものとしてよい。
【００６０】
ギャップ（ε）は第１の厚さ（ｅｐ１）を有するスタックの間で２から１５００μｍの間の幅（ε１）、および第２の厚さ（ｅｐ２）を有するスタックの間で２から３０００μｍの間の幅（ε２）を有するものとしてよい。
【００６１】
本発明の対象は、また、磁気コアが先行するタイプのものであることを特徴とする、カットアンドスタック磁気コアを備える単相または三相電気トランスである。
【００６２】
これは、航空機搭載を意図されたトランスであってよい。
【００６３】
これは、航空機のコックピット内に置かれることを意図されたトランスであってよい。
【００６４】
当然のことだが、本発明は、ほとんどの場合にスタック、すなわち、形状、サイズ、化学組成、および集合組織に関して実質的に同一であり（所与のスタックの板について、集合組織が、得ようとしているコアの特性にとって重要である場合）、重ね合わされている、磁性板のグループを形成し、次の特性をそれに関連付けるように配置構成されている、最も典型的な「Ｅ、Ｉ、またはＣにおける磁性材料の重ね合わされた磁性板を使用するカットアンドスタックコアトランス技術」を採用することからなる。
−  典型的には少なくとも１．５ｋＶＡ／ｋｇおよび好ましくは３ｋＶＡ／ｋｇ以上またはさらには４ｋＶＡ／ｋｇ以上の、誘導正弦波における４００Ｈｚの周波数の電力密度および／または重量の高い密度、１Ｔの最大誘導に対する、磁気コアから発せられる誘導正弦波の４００Ｈｚにおける低磁気損失、すなわち、２０Ｗ／ｋｇ未満、好ましくは１５Ｗ／ｋｇ未満、およびより好ましくは１０Ｗ／ｋｇ未満。
−  測定が細長矩形試料上で行われたときに（Ｅｐｓｔｅｉｎタイプまたは典型的には１００×１０ｍｍ２）、５ｐｐｍ以下、好ましくは３ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｐｐｍ以下の１．２Ｔλｓ１．２Ｔの最大誘導を有する見掛けの磁歪。磁場は試料の長い方向に印加され、この方向は磁性板の圧延方向ＤＬに平行である。
−  測定が細長矩形試料上で実行されたときに（Ｅｐｓｔｅｉｎタイプまたは典型的には１００×１０ｍｍ２）、５ｐｐｍ以下、好ましくは３ｐｐｍ以下、より好ましくは１ｐｐｍ以下の１．２Ｔλｓ１．２の最大誘導を有する見掛けの磁歪。磁場は試料の長い側の方向に印加され、この方向は磁性板の横断方向ＤＴに平行である。
−  測定が細長矩形試料上で行われたときに（Ｅｐｓｔｅｉｎタイプまたは典型的には１００×１０ｍｍ２）、１０ｐｐｍ以下、好ましくは８ｐｐｍ以下、より好ましくは６ｐｐｍ以下の１．２Ｔλｓ１．２の最大誘導を有する見掛けの磁歪。磁場は試料の広い側の方向に印加され、試料の広い側のこの方向はＤＬおよびＤＴの４５°の中間方向に平行である。
−  切断された個片の間に分散される様々なエアギャップを用いて多かれ少なかれ低い値に合わせて調整され得る大域的な磁気回路の大ヒステリシスサイクルの残留磁気Ｂｒ。
−  磁性板の重ね合わせの各レベルにおける少なくとも１つの残留するか、またはキャリブレートされたエアギャップの存在。
【００６５】
いくつかの場合において、われわれは、同一の磁性板のスタック、またはその一部のみを、単純な磁性板よりも重量のある単一の部品で置き換えることができる。
【００６６】
発明者らによって選択された解決方法は、Ｆｅ３％  ＳｉまたはＦｅＣｏを使用して従来からトランス用に個片に切削されている磁気コアと同様にして、本発明によりその後配置構成される切削された個片のおかげで、高い電力密度を可能にする、トランスのコンパクトな構造への関心を保つことを可能にしている。また、重ね合わされたＥおよびＩの磁化によって取られる方向に関する材料および／またはその微細構造の適切な選択のおかげでノイズをほとんど放射しないようにすることも可能である。最後に、磁気回路の残留磁気を減らすことによって、過渡期に高い磁束への接近による突入の効果を制限することが可能になる。
【００６７】
低磁気損失、低突入効果、低Ａ．Ｔｒ、低損失導体、低から超低までの放射される音響ノイズ、および低出力密度という累積要件を満たす、カットアンドスタックタイプの磁気ヨークを有するオンボードトランスに対する適切な妥協点は、本明細書では三相トランスの最も制約のある場合において製作され、添付図に例示されている次の一般的な解決方法によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明により作製されたトランスの磁気コアに対する様々な可能な構成の例の概略を示す図である。
【図２】本発明により作製されたトランスの磁気コアに対する様々な可能な構成の例の概略を示す図である。
【図３】本発明により作製されたトランスの磁気コアに対する様々な可能な構成の例の概略を示す図である。
【図４】本発明により作製されたトランスの磁気コアに対する様々な可能な構成の例の概略を示す図である。
【図５】本発明により作製されたトランスの磁気コアに対する様々な可能な構成の例の概略を示す図である。
【図６】本発明により作製されたトランスの磁気コアに対する様々な可能な構成の例の概略を示す図である。
【図７】本発明による「Ｅ＋Ｉ」トランスコアの一例を示す詳細図である。
【図８】本発明による「二重Ｅ」トランスコアの一例を示す図である。
【図９】「突入ノイズ指数」対を示す、また対応するコアの重量を指示する図中にＴａｂｌｅ  ３（表３）の例がどのように配置されるかを示す図である。
【図１０】磁性板スタックの３つの層の重ね合わせからなるコア構成の変更形態を示す、磁性板がスタックの各層の内側にＥ＋Ｉで配置構成され、スタックの各層は隣接する層に関してヘッドからテールへの方向に配置構成されていることを示す斜視図である。
【図１１】図示されているスタックの２つの層がヘッドからテールへ配置構成されている構成における、重ね合わされた薄層の各層の間に配設されている非磁性層によってキャリブレートされる層間ギャップを有するコア構成の変更形態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
本発明の基本モジュールは、Ｅ、Ｉ、Ｃの形態の平らな個片、または異なる個片の側面が直線状であり、互いに平行であるか、もしくは垂直であるかのいずれかである他の個片のカットアンドスタックタイプの構造の磁気コアである。この磁気コアは、典型的組成Ｆｅ５０重量％−Ｎｉ５０重量％（ＦｅＮｉ５０）の、従来「立方体組織」と呼ばれている、集合組織｛１００｝＜００１＞を有する少なくとも１つのオーステナイトＦｅＮｉ合金を使用することによって生産され、これにより、Ｅ、Ｉ、Ｃ（または他の）形状の個片の２つの主切削方向は圧延方向ＤＬまたは横断方向ＤＴ（ＤＬに垂直であり、圧延方向に配置される方向）のいずれかに平行である。したがって、Ｅ、Ｉ、Ｃ、または同様のものは、トランスのすでに作られている巻き線の周りに磁気ヨークを形成するように配置構成される。このタイプの構造は、たとえば、単相または三相のトランスに適している。
【００７０】
発明者らは、そのような構成で、それにもかかわらず強い磁歪係数λ１００およびλ１１１を有する、ＦｅＮｉ（典型的にはＦｅＮｉ５０）コアには、機械的変形が小さいという欠点があり、三相トランス構成（Ｅ＋ＥまたはＥ＋Ｉ）と同様に単相トランス構成（Ｃ＋ＣまたはＣ＋Ｉ）でも低いノイズのみを放射することを発見したことに驚いた。
【００７１】
発明者らは、また、仕事誘導Ｂｔが飽和磁化Ｊｓに近すぎる場合、突入の効果は、もはや十分に減衰されないことも見いだした。
【００７２】
発明者らは、高飽和および高磁歪材料（ＦｅＳｉまたはＦｅＣｏなど）のわずかな割合の切削個片が前のＦｅＮｉコアに加えられた場合、突入効果は、磁気コアの同一の総重量に対してよりよく減衰されることも見いだした。
【００７３】
提案される解決方法は、これらの部分の異なる側面が直線状であり、互いに平行であるか、もしくは垂直であるかのいずれかである、Ｅ、Ｉ、Ｃの形状の平らな個片、または同様のものにおけるカットアンドスタックタイプの構造の磁気コアを設計することである。好ましくは、切削個片および／またはより一般的にスタック（切削個片／磁性板）は対称性を有するが、絶対的に本質的であるわけではない。たとえば、Ｅの中心枝は、他方の側枝よりも一方の側枝に近いこともあり得る。
【００７４】
スタックを形成するために互いに重ね合わされている異なる材料の部分は、必ずしも、すべての対応する部分にわたって同じ幅を有するとは限らない。特に、立方体組織ＦｅＮｉ個片（磁気コアの主要素を形成する）の様々な直線状部分は、好ましくは、個片ＦｅＮｉのスタックの片側または両側に好ましくは置かれる、高飽和および高磁歪材料（たとえば、ＦｅＳｉまたはＦｅＣｏ）から作られた相補的な任意選択の個片の対応する直線状部分のと比べて大きい幅を有する。これは、特に、磁気コアの断面の角の「丸め」を可能にし、その上に銅伝導体を巻くことがより容易になる。これは、また、巻くのに使用される銅の量も最小限度に抑える。必要な場合、突入効果を効率的に減衰させるために、ＦｅＣｏ／ＦｅＳｉ部分の幅はスタックを形成する個片の数を増やすことによって補償される。
【００７５】
磁気コアの主要素を形成する個片は、本発明により、焼き鈍しの後に、「立方体組織」として知られているタイプの集合組織｛１００｝＜００１＞を得ることを可能にする冶金学的方法により硬化されたＦｅＮｉオーステナイト合金細長片に切削される。これらの個片は、次のようにして切削される。
−  結晶学的方向＜００１＞に配向されている圧延方向ＤＬはＥもしくはＣの側枝の長い側に平行であり、次いで、結晶学的方向＜１００＞に配向されている磁性板の横断方向ＤＴはＥもしくはＣの背（言い換えると、側枝を接続するＥもしくはＣの側）に平行であるか
−  または結晶学的方向＜１００＞に配向されている圧延方向ＤＬはＥもしくはＣの側枝の背に平行であり、次いで結晶学的方向＜００１＞に配向されている横断方向ＤＴはＥもしくはＣの側枝の長い側に平行である、かのいずれかである。
【００７６】
個片がＩ字形に切削される場合、相当する指針が適用される。
【００７７】
言い換えると、コア個片の様々な直線状部分の切削縁は、常に、それぞれのＤＬまたはＤＴに実質的に平行でなければならず、そうでなければ、たとえば、ＤＬと結晶学的方向＜１００＞との間に配向消失があるときにトランスのノイズ性能の急速な低下がある。
【００７８】
典型的には（ただしそうとは限らないが）、切削個片は各々、０．１から０．３ｍｍの厚さを有する。後で説明されるすべてのテストにおいて、各切削個片は、０．２ｍｍの厚さを有していた。
【００７９】
図１から図６は、それぞれの個片の方向ＤＬおよびＤＴに関して識別されている、本発明によるトランスコアに対する可能な構成の様々な非限定的な例の概略を示している。ＤＬおよびＤＴとともに直交座標系を形成し、したがってコアを構成する異なる個片の重ね合わせの方向に実質的に対応する方向ＤＮも表現されている。
【００８０】
図１は、トランスコアの三相二重Ｅ、すなわち、向かい合って置かれている２つのサブコアＥ１、２によって形成されたトランスコアを示している。側枝３〜８およびこれらが取り付けられている背９、１０はすべて同一の断面を有する。
【００８１】
図２は、向かい合って置かれている２つのサブコアＥ１１、１２からなる単相トランスコアを示している。外側側枝１３〜１６およびその背１７、１８は同じ断面を有するが、内側側枝１９、２０は他の枝１３〜１６および背１７、１８の断面の２倍に等しい断面を有する。単相トランスでは、これは、図５に示されている構成と比較して、所与の電力に対する非常にコンパクトな構成を実現する。
【００８２】
図３は、その背２２および各枝２３、２４、２５に対する同一の断面を有する「８の字」の全体的形状の三相トランスコア２１を示しており、Ｅ字形個片はヘッドからテールへ重ね合わされている。これは、コア２１の２つの連続する重ね合わされた個片が交互に重ね合わされ、一方は右に置かれた背２２と、左に面する側枝２３、２４、２５とを有し、他方は左に置かれた背と、右に面する側枝とを有することを意味する。これは、各Ｅ字形個片の側枝２３、２４と２４、２５との間に空領域をもたらす。コア２１全体にわたって磁性材料の一定の均一な断面を、したがって、コア２１の最適な性能を得るために、この構成において、これらの空領域はＩ字形の平らな個片７０、７１で埋められる。したがって、エアギャップεは、Ｅ字形の平らな個片の側枝２３、２４、２５と、Ｉの形態の平らな個片７０、７１の端部との間の各レベルの重ね合わせ上に形成される。これらのエアギャップεの存在により、この例が本発明により適切なものであることが確実になる。
【００８３】
図４は、三相トランスに対する「８の字」コアも形成し、ＥとＩとの間にエアギャップεを有する、Ｅ＋Ｉコア２６を示している。このタイプの構造では、Ｅ２７におけるサブコアは、Ｅ２７の枝２９、３０、３１の端部を接続するＩにおけるサブコア２８によって閉じられる。この構成は、次の２つの仕方で達成され得る。
−  コア２６の各レベルの重ね合わせにＥ字形個片と、それに隣接するＩ字形個片を置き、２つの連続するレベルのＥ字形個片をヘッドからテールに配置構成することによって得られるものとしてよく、したがって、図３の変更形態の「８の字」形状を保持しながらコア２６全体の上に一定の磁性材料の断面がある。
−  Ｅ字形個片のスタックとＩ字形個片のスタックとを連結することによって得られるものとしてよい。
【００８４】
図５は、向かい合わせに置かれたＣ字形の２つのサブコア３３、３４によって形成される単相トランスのコア３２を示しており、枝３５、３６、３７、３８および各Ｃ字形の背３９、４０はすべて同じ断面を有し、すべて背３９、４０に垂直な枝３５〜３８と直線状に並ぶ。
【００８５】
図６は、同じ断面の枝および直線状の背と向かい合わせに置かれているＣ字形のサブコア４４、４５、４６、４７の２つのセット４２、４３によって形成される単相トランスのコア４１を示しており、２つのセット４２、４３（図５のコア３２と同じタイプの各々である）はそれらを分離する残留の、またはキャリブレートされたエアギャップε’で隣接し、図２のコアは、したがって内側の枝４８とともにコア４１を形成し、その一般的形状は他方の側枝および背のものの二重断面の形状に相当する。したがって、互いに垂直な２つの残留、またはキャリブレートされたエアギャップεおよびε’を有し、コアを４つの対称的な個片に分割する「８の字」の一般的形状のコア４１がある。
【００８６】
本発明の文脈において使用されるオーステナイト合金ＦｅＮｉは、３０から８０％の、ただしより好ましくは４５から６０％のＮｉを含有し、可能な最高の飽和磁化Ｊｓをもたらし、したがって可能な限りコアの異なる個片の断面を縮小し、したがってコアの重量を減らすことができるものとしてよい。
【００８７】
合金は、Ｃｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｍｎ、さらには通常自発的に添加されていないアークもしくは誘導炉で作られる合金中に見られる残留元素および不純物などの追加の元素の合計の最大１０重量％を含有するものとしてよい。好ましくは、これらの残留および不純物添加元素の合計は最大でも２％である。Ｎｉ以外のいくつかの元素の著しい添加は、合金の抵抗を高めることによって磁性板の誘導電流損失を制限する利点を有するものとしてよい。しかし、それに対応してＪｓの低下がある。この理由により、上述の１０％および２％の制限が正当であることがわかる。
【００８８】
定められた厚さを有する連続する層の形態で配置構成することによって、またはそれが興味深いものであればたとえばコア性能に関してスタックの内側に混合することによって、同じコアのスタック内で異なる合金を使用することが可能であることもある。しかし、これらの合金の各々は、上述の組成に関する要求条件を満たしていなければならない。
【００８９】
次いで、Ｅ、Ｉ、Ｃ、または同様のものの形態の切削個片は、硬化された細長片の表面上に堆積されている、１から数ミクロンの厚さの絶縁体によって互いに電気的に絶縁される。スタック内に重ね合わされた２つの平らな個片は、絶縁コーティングの少なくとも１つの層によって分離される。有機樹脂（「絶縁ワニス」または「コーティング」と呼ばれることが多い）またはＣａＯもしくはＭｇＯもしくはＡｌ２Ｏ３などの酸化物などの絶縁材料は、知られている方式でこの絶縁に使用され得る。ＦｅおよびＮｉ酸化物の表面形成をもたらす酸化雰囲気下アニーリングにおいて個片の表面を優先的に酸化することも可能である。ＮｉおよびＦｅ酸化物の接着層上でその部分の表面をリン酸処理することも可能である。分離プロセスのこのリストは、もちろん、非限定的である。特に、上で説明されている絶縁材料の堆積物を、絶縁されるべき個片の間に、スタックの形成時に、コアのいくつかの構成に対して２つのスタックを分離するエアギャップを調製する機能も有するであろう、キャリブレートされた厚さ（典型的には数十ミクロンから数十ミリメートル）の絶縁および非磁性材料の板を挿入することによって置き換えることが可能である。そのような材料の例は、プラスチック、紙、ボール紙、硬質フォーム、絶縁および非磁性複合材である。絶縁材堆積および絶縁板の挿入は累積されてよい。
【００９０】
「積み重ね」は、説明の中で理解されている意味で、これが所望の結果を得ることを可能にすることを実証するのであれば、多かれ少なかれ厚みのある単一の切削個片で構成され得ることは理解されるであろう。一般的な場合において、しかしながら、所与の全厚に対して、互いに分離されている、いくつかの比較的薄い同一の板を使用して「スタック」を形成し、特にコア性能を低下させ得る渦電流の形成を制限することが好ましい。
【００９１】
次いで、これらの個片は、数分から数時間かけて保護ガス（Ａｒ、Ｈ２、Ｈ２＋Ｎ２、Ｎ２または同様のもの）の下で焼き鈍しされ、それにより、典型的には２００μｍ以下のサイズの同一の結晶粒構造を形成し、異常な成長（結晶学的に悪い方位の大きい結晶粒を生成する）を全くなくし、鋭い立方体組織、すなわち、理想方位｛１００｝＜００１＞に対して最大でも２０°に等しい角度ωから逸れる結晶方位を有する結晶粒の少なくとも８０％、および好ましくは少なくとも９５％を有する組織を得る。
【００９２】
代替的に、集合組織焼き鈍し、次いで電気絶縁コーティングの堆積が、個片を切削する前に実行されるものとしてよい。
【００９３】
焼き鈍しされ、電気絶縁材でコーティングされた個片は重ね合わされて「スタック」を形成し（これらは場合によっては、その少なくとも一部について、各々単一個片から構成されることもあり得る）、これらのスタックは場合によっては絶縁材の板によって互いから分離され、それによりスタックをオーバーレイおよび／またはその並置によって組み上げることを可能にする、Ｅ、Ｉ、Ｃ、または同様のものは、すでに作られている巻き線が配置構成される磁気ヨークを形成する。しかし、われわれは、ヨークを組み立てた後に巻き線を形成することが可能である。このタイプの構造は、たとえば、単相または三相のトランスに適している。
【００９４】
スタック間に絶縁体を設けることは不可欠ではないが、これは、エアギャップε、ε’の制御のおかげで磁気回路の残留磁気およびトランスの磁化電流をより適切に制御することを可能にし、突入の性能を高め、工業生産におけるトランスの性能をより再現可能なものにする。
【００９５】
ＦｅＮｉ部分のスタックを、上述のＦｅＮｉと同じ形状、およびこれらの部分と同一もしくは非常に類似する寸法を有するが、ＦｅＳｉおよびＦｅＣｏなどのそれ自体知られている高飽和磁性材料から作られているわずかな体積割合の（すなわち、コアの総体積の５０％未満を構成する）部分を含む他のスタックと重ね合わせることは必須ではないが、有利である。これらは、ＦｅＮｉ部分と同様にして、互いから電気的に絶縁されることによって重ね合わされる。
【００９６】
これらの高飽和材料はトランス内において非常に低い誘導で動作する。これらの高レベルの材料は、Ｆｅ−３％  Ｓｉ、Ｆｅ−６．５％  Ｓｉ、Ｆｅ−１５から５０％Ｃｏ−（Ｖ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｘ）集合組織であるか、またはそうでないものとしてよく、ＸはＭｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ａｌ、軟鉄、ある種の鋼鉄、５から２２重量％  ＣｒおよびＭｏ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｆｅ−Ｓｉ−Ａｌ  Ｎ．Ｏ．電炉鋼の合計の０から１０％を含むＦｅ−Ｃｒフェライトステンレスのうちの１つまたは複数から選択され、これらはすべてＦｅＮｉ５０（オーステナイトＦｅＮｉのうちで最高のＪｓを有する）の１．６Ｔを軽く超えるＪｓ値を有する。少なくとも２ＴのＪｓが必要である。
【００９７】
８００Ａ／ｍ（Ｂ８００）および８０００Ａ／ｍ（Ｂ８０００）で与えられる磁気動作点Ｂ（Ｈ）を有する従来の高Ｊｓ材料の例が以下のＴａｂｌｅ  １（表１）に示されている（与えられている組成は、もちろん、近似であり、比較的少量の他の合金元素の存在を除外せず、同様に、例のリストは網羅的であることを主張せず、相当する特性を持つ材料であればどのようなものでも使用されてよい）。実際、これはこのタイプの材料においてＢ８００に向かう、曲線Ｂ（Ｈ）のひじの周りにあり、体積の減少（高Ｂ）とトランスの低い消費量（低Ａ．ｔｒ）との間の最良の妥協点に達する。Ｂ８０００は、その一方で、飽和誘導アプローチに関わるもので、これは出力密度ポテンシャル（Ｂｔ＜Ｂ８０００）だけでなく、突入効果の低減でも使用される。
【００９８】
【表１】
2019537248.tif 000003
【００９９】
次の例では、われわれは、Ｅおよび／またはＩ字形の形状の平面状個片の切削を必要とする、三相トランスの場合を考察する。
【０１００】
図７に示されている第１の例では、図４に図示されているタイプのＥ＋Ｉ構造を有するトランスコア４９が使用されている。スタックＥ５３の２つの外側側枝５０、５１および内側側枝５２は各々、トランスの各相の巻き線５４、５５、５６のうちの１つを載せる。Ｉスタック５７は、Ｅ５３の側枝５０、５１、５２の自由端に取り付けられる。各スタック５３、５７は、立方体Ｆｅ合金板金属の厚さｅｐ１上に重ね合わせることによって、本発明に従い生産される。典型的には４０から６０％のＮｉを含む、スタックＥ５３およびＩ５７はギャップεだけ分離される。この例では、スタックＥ５３およびスタックＩ５７の背５８および３つの側枝５０、５１、５２はすべて、同じ幅ａを有する。２つのスタックＥ５３およびＩ５７は、２つの他のスタックＥ５３’およびＩ５７’上に重ね合わされ、それ自体高Ｊｓの厚い材料ｅｐ２の板の重ね合わせから構成され、それにより、スタックＥ５３、５３’およびＩ５７、５７’の２つの対は全厚ｅｐ１＋ｅｐ２を有する。図示されている非限定的な例では、高材料Ｊｓのスタック５３’、５７’の板はそれらが重ね合わされているスタック５３、５７を構成する板と同じ形状および寸法を有する。
【０１０１】
この例では、スタックＥ５３、５３’を構成する重ね合わされた板およびスタックＩ５７、５７’を構成する重ね合わされた板の真っ直ぐな切削側は、結晶学的に指定された｛１００｝＜００１＞の立方体組織板ＦｅＮｉの軸ＤＬ（各板の圧延方向）およびＤＴ（各板の圧延方向に垂直な方向）上で整列される。図示されている例では、Ｅ５３の側枝５０、５１、５２の軸は、ＤＬと整列され、Ｉ５７およびＥの背５８はＤＴに沿って整列される。しかし、われわれは、本発明の範囲内に留まりながら切削レイアウトを逆にしておくことも可能である。これは、ＤＬ（またはＤＴ）上の＜１００＞軸および圧延平面上の平面（１００）の整列の品質であり、これは驚いたことに磁気コアによって放射される振動およびノイズの低減を決定する。理想的「立方体」配向の結晶面（１００）は、図７に、圧延平面（Ｅ５３の平面である）に完全に平行であるものとして示されているが、最大２０°の配向消失はこれらの２つの平面の間で受け入れられ、この驚くべき効果は著しい。好ましくは、この配向消失ωは最大でも１０°、より好ましくは最大でも５°である。同様に、軸［００１］または［０１０］とそれぞれＤＬまたはＤＴとの間で最大２０°までの配向消失αを受け入れることが可能であり、この驚くべき効果は著しい（この配向消失αの視覚化については図７を参照）。好ましくは、この配向消失αは最大でも１０°、より好ましくは最大でも５°である。
【０１０２】
これは、もちろん、Ｉスタック５７の板についても同じであり、図５および６に概略が示されているものなど、Ｃのスタックの板についても同じであろう。
【０１０３】
したがって、そのような配向ωおよびαを有する（すなわち、考察されている異なる軸および平面に従って最大でも２０°だけ配向消失している）少なくとも８０％の（表面または体積中で）結晶粒を有する立方体組織の場合に、われわれは、全体としてトランスコア４９の非常に小さい振動、およびしたがって低い磁歪ノイズの驚くべき現象を観察することになる。
【０１０４】
さらに、Ｅ５３とＩ５７との間のエアギャップεの調整は、磁気回路の等価透磁率を確定することを可能にし、それと同時に磁気回路の残留磁気を調節する。このギャップεの幅は、シムによって調整され得る。
【０１０５】
それに加えて、２つのスタック５３、５７の各々における高飽和材料（たとえば、ＦｅＣｏまたはＦｅＳｉ）のＥまたはＩ板の厚さｅｐ２を有するスタック５３’、５７’の図示されているような重ね合わせは、トランスのＦｅＮｉの主要部分がより高い誘導までトランスを動作させるサイズにすることを可能にする突入効果の減衰にこの材料が関わることを可能にする。したがって、磁気回路の断面積および重量を減らすことが可能である。当業者であれば、コア４９のｅｐ１＋ｅｐ２の同じ厚さに対して軽量化ＦｅＮｉと比較してＦｅＣｏまたはＦｅＳｉの加わる重量の正しい妥協点を見つける方法を知っている。
【０１０６】
この高Ｊｓ材料の板は特定のタイプの集合組織を有することを必要としないことが理解されるべきである。マークされた集合組織を有している場合、この集合組織は、必ずしもＤＬおよびＤＴに関して正確に配向されるとは限らない。ＤＬおよびＤＴに関する板の切削縁の配向のみが、これらの配向が低磁歪材料の立方体組織を有するＦｅＮｉ板の切削側のと同一であるという点で重要である。
【０１０７】
図８に表されている「二重Ｅ」として知られている本発明による三相磁気トランスコアの第２の例において（このときには、巻き線は表されていない）、トランスのコア５９は板要素の列内に２つのスタック６０、６１の形態で示され、各々Ｅ字形の形状に切削され、２つのスタック６０、６１は磁気回路を形成するように向かい合って配置構成され、ギャップεだけ分離される。このギャップεの幅は、シムによって調整され得る。われわれは、図１に概略として示されている構成を見つける。外側側枝６２、６３、６４、６５および内側側枝６６、６７は、それらを接続する背６８、６９の幅に等しい、同じ幅ａを有する。すべてのスタック６０、６１の側枝６２〜６７は、同じ長さｃを有するが、各スタックの側枝６２〜６７は、長さｂで相隔てて並ぶ。
【０１０８】
これらのスタック６０、６１の各々は、少なくとももっぱら｛１００｝＜００１＞立方体組織を有する３０〜８０％（好ましくは４５〜５０％）のＦｅＮｉ合金である１つの第１の材料の体積中、すなわち、コアの全体積の５０％超の中にある、１つの、または好ましくはいくつかの切削板から作られ、前に説明されているように、絶縁板によって絶縁または分離される。これらのＦｅＮｉ板は厚さｅｐ１で重ね合わされる。前に定義され、図７の例について例示されているような方向ＤＬおよびＤＴに関する板の集合組織の配向αは、この例でも提示されており、図８では繰り返されていない。
【０１０９】
好ましくは、図７および図８に示されている例のように、コアは、各々Ｔａｂｌｅ  １（表１）において定義されているような、高い含有率を有する、第２の材料の１つまたは好ましくはいくつかの板からなる厚さｅｐ２の重ね合わせによって補われる。
【０１１０】
２つの対向するスタックの間にエアギャップεが存在することは、本発明の文脈では必須でない（そのようなエアギャップεが存在しない場合、図７および図８の構成に対して、本発明によらず、破れていない「８の字」構造のコアを有する）。これはいくつかの観点から有利である。
−  これは、磁気回路の残留誘導を下げることを可能にする。
−  これは、巻き線の組み立てを円滑にする。
−  これは、巻き線窓を埋める、したがって体積出力密度を高めるために好ましい。
【０１１１】
さらに、エアギャップεは、板の２つのグループに対する異なる幅、すなわちＦｅＮｉ集合組織板と高材料Ｊｓの板に対する異なる幅を有するものとしてよい。
【０１１２】
板の２つのグループに対する異なる値のエアギャップεの可能な存在も、本発明によるコアの他の変更形態に対して、特に図７の変更形態に対して有効である。図３の変更形態において、これはＥ板の枝２３、２４、２５からＩ板７０、７１を分離するエアギャップεであり、Ｅ板の間にそれらが置かれ、これは図６および図７において見えるエアギャップεの役割を果たすことに留意されたい。
【０１１３】
民間航空におけるトレンドは、パイロットがヘッドセットなしで通信することを可能にするコックピットの隣りに配置されたときに音響ノイズが次第に低くまたは非常に低く放射されるオンボードトランスを設計することである。オンボードコンポーネントのように、トランスは、可能な限り軽量で嵩張らず、可能な限りほとんど電力を消費せず、可能な限りほとんど熱くならず、また充電の大きな変動、すなわち、トランスの突入電流の大きな変動をその完全性（絶縁体、電子コンポーネント）を損なうことなく受けることができなければならない。この突入電流は、これまで見たとおり、可能な限り低いものであるべきである。
【０１１４】
最近の文献では、最大突入電流（トランスの磁化過渡電流）は（２Ｂｔ＋Ｂｒ−Ｂｓ）に比例することが確定され、Ｂｔは公称仕事誘導（磁気回路のサイジングの結果生じる）であり、Ｂｒは（すなわち、コア製作物の構造により局在化または分散される強磁性コアおよびエアギャップからなるアセンブリの）磁気回路の大ヒステリシスループの残留誘導であり、Ｂｓはコアの飽和誘導である。
【０１１５】
低最大突入電流を得るために、次のものが必要である。
−  高飽和磁化材料（ＦｅＳｉまたはＦｅＣｏ、これらはＦｅＮｉおよびナノ結晶材料より好ましい）。
−  直接材料の選択（ナノ結晶合金の平らなヒステリシスサイクルの例）、またはヨークの構造効果のいずれかによって得られるものとしてよい（十分な反磁場を発生する、分散されるか、または局在化されたギャップ）、残留磁気が低い磁気回路（および単独で考えられるコアを構成する材料だけでなく）。
−  低いＢｔ仕事誘導。ただし、これはトランスの高出力密度、小型化、および軽量化と対立し、したがって、他の点では有利であるコアの構造的特徴（ノイズを含む）が比較的低いＢｔに対してなおも許容可能な嵩と重量とをコアが維持することを可能にするものでない限り、問題に対する満足のゆく解決方法とならない。
−  結局高飽和材料を使用することになる磁気コアの小さい断面。
−  巻き線の広い断面積。
【０１１６】
要するに、突入の問題のみを考えた場合、理想的な磁気回路は、飽和磁化が高く（ＦｅＳｉ、ＦｅＣｏ）、低い誘導で使用される残留磁気が低い合金を含む。これは、磁気回路の最適化された設計および寸法決定、ならびに高い飽和磁化Ｊｓを有するこれらの材料のエアギャップの適切なキャリブレーションを伴う。典型的には２つのＣ字形またはＥ字形またはＥ字形およびＩ字形サブコアの間の１μｍのオーダーのエアギャップは、材料の固有の残留磁気にはほとんど影響せず、次いで、ＦｅＮｉ５０立方体組織｛１００｝＜００１＞は非常に高い残留誘導（Ｊｓ＝１．６Ｔに近く、典型的には１．４から１．５５Ｔ）を保持する。エアギャップのこの場合に、上記の突入指数を与える公式によれば、突入効果の減衰はあまりよくない。残留磁気を低減するために、たとえば２００もしくは６００μｍ、または０．１ｍｍのギャップ（堆積物または追加された材料の層によってキャリブレートされる）が、切削部分の層の間、および図７の例におけるＥ５３およびＩ５７のような切削部分の間にも導入される。Ｂｒの著しい低減に必要なエアギャップの値は、本発明による例および参照例に関して得ることを可能にする結果の説明において以下で見られるように、異なる磁性体個片のスタックの構成に非常に大きく依存する。この場合、残留誘導Ｂｒは、数％から数十％の範囲内で低減され得る。アンペールの定理によれば、かなり多くの磁化電流を必要とすることになり、したがってジュール効果を通してより多くの熱を発生し、消費電力を増やし、性能を低下させることになるので、逆にエアギャップεの幅を悪化させるわけがないことに留意されたい。したがって、一方での低い突入と、他方での低い発熱および電流消費との間のよい妥協点を見つけなければならない。当業者は、これらの要求条件の間の賢明なバランスを求める仕方を計算と経験とによって知ることになる。
【０１１７】
突入をさらに減衰させるために、それ自体高いＪｓを有する第２の材料（ＦｅＣｏまたはＦｅＳｉ）を加えたい任意選択の場合において、この第２の材料を定常状態においてほんの少ししか機能しないようにさせることを望んでおり、したがって、そのエアギャップを有する第１の材料（立方体ＦｅＮｉ）について定義されている磁化電流によってわずかしか、本当にごくわずかしか磁化されない。実際、第２の高Ｊｓ材料は、もっぱら、トランスの強い電流引き込みにおいて過渡状態の下で機能するために存在している。トランスの定常状態においても大きく磁化される場合、その高い磁歪はトランスに対してクリップリングノイズ（ｃｒｉｐｐｌｉｎｇ  ｎｏｉｓｅ）を引き起こす。磁化を制限するために、高いＪｓにおいてこの第２の材料を含むスタック内に、値が立方体組織ＦｅＮｉを含むスタックを分離するエアギャップε１のと異なるものとしてよい特定のエアギャップε２を導入することが可能であり、これはアンペールの定理、定常状態のトランスの磁化電流、およびの第２の材料の磁気特性の適用から得られる。たとえば、図７の例では、ＥにおけるＦｅＮｉ板のスタックとＩにおけるＦｅＮｉ板のスタックとの間のギャップε１が０．１ｍｍである場合、Ｅ高材料ＪｓのスタックとＩ高材料Ｊｓのスタックとの間に０．２ｍｍのギャップε２を導入する必要があり得る。好ましくはエアギャップε１およびε２をキャリブレートするために使用される中間層は、紙、ボール紙、プラスチック、硬質フォーム、複合材などの超軽量の非磁性絶縁材料であってよい。
【０１１８】
一般に、ε１は好ましくは２から１５００μｍの間であってよいが、ε２は好ましくは２から３０００μｍの間であってよい。
【０１１９】
これらの値は、また、特に図８のＥ＋Ｅ構成に転置され得る。
【０１２０】
航空機用トランスにおける小さなサイズおよび低重量、低磁気損失、低から超低の音響ノイズ、および低突入効果の制約条件を組み合わせる場合、これはそれでも前に説明されている制約する各大きさを最適化する最も興味深い解決方法を識別するために残る。Ｔａｂｌｅ  ２（表２）は、切削／積み重ね磁気回路（Ｅ、Ｉ、またはＣにおける）の、本発明による場合の、この点に関する発明者らの考えをまとめたものである。
【０１２１】
【表２】
2019537248.tif 000004
【０１２２】
ここで、「トランス」品質と呼ばれる、合金Ｆｅ−５０％  Ｎｉの品質を考える。これは、長い間従来技術から知られており、粗結晶粒（数百μｍから数ｍｍの範囲）の最終微細構造を有する冶金学的範囲に対応し、異なる集合組織成分は平均振幅を有するが、著しい立方体組織成分を提示せず、その結果、ＣまたはＥにおける回路上で低い磁気損失を有し、１０〜２０ｐｐｍのオーダーの飽和において見掛けの磁歪を有する。このような合金の説明は、特に参考文献「Ａｌｌｏｙ  ４８」Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ａｌｌｏｙｓ  Ｄｉｇｅｓｔ，  Ｉｎｃ．  Ｕｐｐｅｒ  Ｍｏｎｔｃｌａｉｒ、Ｎｅｗ  Ｊｅｒｓｅｙ、１９７５年６月出版、およびＦ．Ｊ．Ｇ．  Ｌａｎｄｇｒａｆ、「Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｆｅ−４７．５％  Ｎｉ  ａｌｌｏｙ」、Ｊ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｅｎｇ．  （１９８９年）第１１巻、第１号、４５〜４９頁に見ることができる。
【０１２３】
これから説明されるテストにおいて考察されている中にもある、構成変更形態において（Ｔａｂｌｅ  ３（表３）およびＴａｂｌｅ  ４（表４））、コアを形成する重ね合わされた板は、「８の字」形状に切削され得る。これは、図１に示されているものと同一の一般的形状のコアを与えるが、エアギャップはなく、したがって本発明によるものでない。
【０１２４】
したがって、本発明は、３０から８０％  Ｎｉ、好ましくは４０から６０％  Ｎｉ、ならびにＦｅおよびＮｉ以外の元素の最大でも１０％、よりよくは最大でも２％を含有する合金などの、好ましくは高飽和磁化を有する、立方体組織オーステナイトＦｅＮｉ合金の、単独材料として、またはコアの主構成材料として使用することに基づく。実際、発明者らは、本発明の条件の下でのそのような材料の使用は、著しく磁歪ノイズを低減するが、これらの材料の真の磁歪係数はそれにもかかわらず高いままである（たとえば、λ１００＞２０ｐｐｍ）ことを驚きとともに発見した。
【０１２５】
本発明のこの例示的な実装形態は、以下の特定の多数の例によってより適切に説明され、そこでは、第１のおよび可能な第２の材料をそれぞれ使用して作られたスタックに対する異なる厚さｅｐ１およびｅｐ２を考察しており、異なる磁気参照材料に対して、次のような磁気回路を形成する。
−  「途切れのない８の字」で、したがってエアギャップなしで（したがって本発明によらない）切削されるか、または本発明の一実施形態により、「８の字」を形成するＥの間に１μｍのオーダーの残留エアギャップ（Ｒｅｓ．）εを備えるか、
−  または２つのＥ（図１の例）の間に数ミクロンもしくは数十ミクロン（または最大１ｍｍまで）のキャリブレートされたエアギャップεを備えて２つのＥスタックを向かい合わせにすることによって達成される。
【０１２６】
いくつかの材料が使用される場合、異なり、第１の材料で作られたスタックのレベルでＥまたはＥ＋Ｉを分離するエアギャップε１、ならびに第２の材料で作られたスタックにおいてＥまたはＥ＋Ｉを分離するエアギャップε２に連続的に対応し得る、２つの値がエアギャップεについて指示されている。列「構成」（構成）では、各テストについてどのコア形態が採用されたかを指定している。
【０１２７】
これらの結果は、次の特性を有するオンボード三相トランスについて与えられている。
−  基本周波数：３６０Ｈｚ。
−  トランス磁化一次電流：Ｉ１＝１１５Ａ。
−  トランスの一次電圧Ｖ１および二次電圧Ｖ２：Ｖ１＝Ｖ２＝２３０Ｖ。
−  トランスによって変圧される見掛けの電力：Ｐ＝約４６ｋＶＡ。
【０１２８】
回路の幾何学的形状は、図８の例において固定されている以下のようなパラメータａ、ｂ、およびｃによって固定される。
−  ａ（８の字またはＥの各水平および垂直枝の幅）＝２０ｍｍ。
−  ｂ（８の字またはＥの各水平枝の間の間隔）＝５０ｍｍ。
−  ｃ（８の字またはＥの各水平枝の長さ、ただし、この水平枝とそれが取り付けられている垂直枝との間の共通部分を除く）＝６０ｍｍ。
【０１２９】
絶縁材料の厚さが数μｍから最大好ましくは５〜１０μｍであるＦｅＮｉ細長片または板の面、より適切には２つの面のうちの少なくとも１つを電気的に絶縁することは不可欠であり、結果として以下のことが生じ得る。
−  板を切削し、集合組織焼き鈍しの後に堆積する、無機充てん剤がある、またはない場合の、ワニス、もしくは有機樹脂の堆積。
−  または、板の表面上に酸化層を形成する、集合組織焼き鈍しの後の板上の酸化焼き鈍し。
−  または、液体および、たとえば、マグネシアミルク（水＋膠＋直径数μｍからのＭｇＯ粒子の微粉末）などの添加剤中の酸化物粒子（アルミナ、マグネシア、石灰．．．）の懸濁液の計量されたダスティングまたは堆積。
−  または、電気的絶縁を形成することができ、高焼き鈍し温度（典型的には９００〜１０００℃）に耐える層のＦｅＮｉ合金細長片上の堆積、たとえば、すでに組み立てられているトランスコアの高温焼き鈍しの後にわずかに粘着性のあるＭｇＯを形成する、Ｍｇメトキシドなどの、いくつかの有機金属化合物の堆積。粒子は板の間に粘着したままであり、板の間のキャリブレートされたエアギャップを保証する。Ｔａｂｌｅ  ２（表２）の例では、板の両面は２μｍのＭｇメトキシドでコーティングされた。
【０１３０】
これまでに述べたように、絶縁は、スタック内の絶縁非磁性板をこれらのスタックを含む連続する板の間に挟装することによっても保証され得る。
【０１３１】
この絶縁は、また、第２のスタックの高Ｊｓ材料板上で、同じ方式で実施される。
【０１３２】
仕事誘導がノイズおよび突入効果を低減するように下げられる場合、磁気断面（およびしたがって磁気回路重量）は２３０Ｖの同じ誘導電圧Ｖ２を維持するように増やされ、それにより、変圧された電力Ｐを保証しなければならないことは当業者によく知られている。この低ノイズトランスの仕様は、航空機内のトランスの配置に応じて０．８未満の突入指数Ｉｎおよび５５から８０ｄＢの間にあり得る制限以下のノイズである。
【０１３３】
参照例では、第１の材料はＦｅＳｉまたはＦｅＣｏのいずれかであり、第２の材料は加えられない。
【０１３４】
テストの結果は、Ｔａｂｌｅ  ３（表３）に示されている。前述の仕様を満たす結果には、下線が引かれている。
【０１３５】
本発明は、次の特性を有する高性能トランスを実現することを目指していることに留意されたい。
【０１３６】
これらは、典型的には４００Ｈｚで少なくとも３ｋＶＡ／ｋｇ、および好ましくは４ｋＶＡ／ｋｇを超える、またはさらには５ｋＶＡ／ｋｇを超える、可能な最大電力の重量密度を有する。考察されている重量は、磁気コアだけの重量である。
【０１３７】
トランスの磁歪由来のノイズは、仕様に応じて５５から８０ｄＢの間の制限以下である。本発明によるいくつかの例は、実際には、５５ｄＢ未満のノイズを有し、したがって、対応するトランスは、コックピット内に置かれるものとしてよい。
【０１３８】
これらは、最大でも０．８の突入指数を有する。
【０１３９】
これらの特性は、最大１６ｋｇまでのコア重量で得られる。
【０１４０】
以下のテストから、コアを形成するために、厚さの小さい（典型的には０．２ｍｍ）ＦｅＮｉ合金の細長片または板およびそれから得られる切り取り要素を使用する必要があることがわかり、これは１Ｔの最大誘導に対して４００Ｈｚで２０Ｗ／ｋｇ未満、好ましくは１５Ｗ／ｋｇ未満、より好ましくは１０Ｗ／ｋｇ未満の磁気コアから発せられる誘導正弦波における低い磁気損失によって特徴付けられる。
【０１４１】
ＦｅＮｉ合金は、３０から８０％  Ｎｉ、好ましくは４０から６０％  Ｎｉ、およびＣｒ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｍｎなどの合金元素および調製の結果入る様々な不純物の全体の最大でも１０％、好ましくは最大でも２％を含有するべきである。
【０１４２】
ＦｅＮｉ板は、鋭い｛１００｝＜００１＞立方体組織成分（体積または表面による結晶粒の８０％超）を有する。結晶粒は、配向消失が理想方位に関して最大でも２０°、好ましくは最大でも１０°、より好ましくは最大でも５°であるときに立方体と考えられる。
【０１４３】
参照例において、または本発明による例に加えられた第２の材料として、のいずれかで使用されるＦｅＣｏ（ＦｅＣｏ２７またはＦｅＣｏ５０Ｖ２）およびＦｅＳｉ  ３％  Ｓｉ板は、任意の集合組織のものであってよく、これらは高飽和磁化Ｊｓ、および場合によっては磁歪を制限するその低い仕事誘導Ｂｔに対してのみ使用される。この場合に、実施例１のＦｅＣｏ２７は、成分｛１１０｝  ＜００１＞いわゆるＧｏｓｓの４３％、ランダム集合組織成分の３８％を含む集合組織を有し、残り部分は他の微量成分による集合組織を含み、それらの各々について数％であり、実施例１２ＢのＦｅＣｏ２７は１０％のＧｏｓｓ集合組織成分および残り部分に対するランダム集合組織を有し、様々な実施例２から６のＦｅＣｏ４９Ｖ２は、成分｛００１｝＜１１０＞の１４．５％、成分｛１１２｝＜１１０＞の１４％、成分｛１１１｝＜１１０＞の１３．５％、成分｛１１１｝＜１１２＞の２６％、およびランダム集合組織成分の３２％を有する。ＦｅＳｉ３は、いくつかについては、非配向（Ｎ．Ｏ．）結晶粒を持つ構造を有し、したがって完全にランダム（実施例７から１０）であり、他のものについては（実施例１１〜１２）、結晶粒配向（Ｇ．Ｏ．）構造、すなわち前に提示されているようなＧｏｓｓ集合組織｛１１０｝＜００１＞を有する。
【０１４４】
コアを形成する板は、Ｅ、Ｉ、もしくはＣの形態の要素、または側面が真っ直ぐで、互いに垂直であるか、もしくは平行である他の形状に切削される。板の側面は、ＤＬ細長片の圧延方向および圧延方向ＤＬに垂直な方向ＤＴのいずれかに実質的に垂直であるか、または平行である。理想的「立方体」配向の結晶面（１００）は、図７に、圧延平面（Ｅスタック５３の平面である）に完全に平行であるものとして示されているが、最大２０°までの配向消失ωをこれらの２つの平面の間で許容することが可能であり、したがってこの驚くべき効果は著しい。好ましくは、この配向消失は最大でも１０°、より好ましくは最大でも５°である。同様に、軸［００１］または［０１０］とそれぞれＤＬまたはＤＴとの間で最大２０°までの配向消失αを受け入れることができ、この驚くべき効果は著しい。好ましくは、この配向消失αは最大でも１０°、より好ましくは最大でも５°である。
【０１４５】
λｓ１．２Ｔと表される、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は、測定が細長矩形試料（Ｅｐｓｔｅｉｎタイプのフレームまたは典型的には１００×１０ｍｍ２の板の）上で実行されたときに、５ｐｐｍ未満、好ましくは３ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍであり、磁場は試料の「長い」方向に印加され（言い換えると、試料によって形成される矩形の長い側の方向）、この方向は圧延方向ＤＬに平行である。
【０１４６】
また、λｓ１．２と表される、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は、測定が細長矩形試料（Ｅｐｓｔｅｉｎタイプのフレームまたは典型的には１００×１０ｍｍ２の板の）上で実行されたときに、５ｐｐｍ未満、好ましくは３ｐｐｍ未満、好ましくは１ｐｐｍであり、磁場は試料の「長い」方向に印加され、この方向は圧延方向ＤＬに垂直な方向である横断方向ＤＴに平行であり、積層平面内に配置される。
【０１４７】
最後に、λｓ１．２Ｔと表される、１．２Ｔの最大誘導に対する見掛けの磁歪は、測定が細長矩形試料（Ｅｐｓｔｅｉｎタイプのフレームまたは典型的には１００×１０ｍｍ２の板の）上で実行されたときに、１０ｐｐｍ未満、好ましくは８ｐｐｍ未満、好ましくは６ｐｐｍであり、磁場は試料の「長い」方向に印加され、この方向は圧延方向ＤＬと横断方向ＤＴとのなす４５°の中間方向に平行であり、ＤＬおよびＤＴと同じ平面内に置かれる。
【０１４８】
結局同じである、体積または表面でカウントされる、結晶粒の少なくとも８０％は、理想方位｛１００｝＜００１＞に関して２０°の結晶方位の分布の平均配向消失ωの最大値を有する「立方体」配向｛１００｝＜００１＞である。ωはより正確にはＣＵＢＩＣ組織成分の、各々ＤＬ、ＤＴ、またはＤＮの周りで測定される、３つの配向消失の平均であることは理解されるべきである。
【０１４９】
磁気回路の残留磁気Ｂｒは、切削部分の間に分布する様々なエアギャップを通して程度の差はあるが低い値に合わせて調整可能であり、これらのエアギャップは、残留エアギャップ、すなわち、コア要素の縁から縁へのカッティングおよびセッティングの結果からのみ得られるエアギャップ（この場合、これは１または数μｍのオーダーであるものとしてよい）、または好ましくは、Ｅ＋Ｉ、Ｅ＋Ｅ、Ｃ＋Ｃ、Ｃ＋Ｉ．．．で組み立てられた要素の縁の間よりむしろ、積み重ねられた要素（方向ＤＮに）の間の、したがって圧延平面内の、制御されたギャップ（たとえばシムを用いて）のいずれかである。磁性部分（交互に、全体的に、部分的に積み重ねられるか、または全く積み重ねられない）およびエアギャップ値の構成の特定の例が以下に示されている。
【０１５０】
問題になっている様々なエアギャップの単位名について、次のことを指定する必要がある。
【０１５１】
Ｅ、Ｉ、またはＣ要素からなるトランスコアの自然な対称軸、すなわち：
−  ＥまたはＣの脚に平行な、圧延方向ＤＬに対応する、Ｘ軸。
−  ＥまたはＣの背およびＩの主方向に平行であり、ＤＬに垂直な方向ＤＴに対応する、Ｙ軸。
−  Ｅ、Ｉ、またはＣで切削された板の平面に対して法線方向であり、ＸおよびＹ軸との直交参照を定義する、Ｚ軸。
【０１５２】
「トランスコア平面」は、ＸおよびＹ軸を含む平面によって定義される。
【０１５３】
上記の理由付けにおいて、ＤＴおよびＤＬは、これらの理由付けの各々に対応する２つのマークが示されている図板１上にも示されているようにそれぞれＸおよびＹとマッチさせることによって非常にうまく交換され得ることは理解されるべきである。
【０１５４】
エアギャップゾーンは、Ｅ、Ｉ、Ｃ．．．において一部の範囲を各々定める向かい合う表面に基づく、体積である。これらのエアギャップ体積は、その厚さが厳密に言えば「エアギャップ」である、すなわち、２つの対向する表面を隔てる距離であるので、非常に薄い。
【０１５５】
エアギャップεは、トランスのＥ、Ｉ、またはＣに切削される磁性部分の端断面（端部における）である基部表面Ｘ−ＺまたはＹ−Ｚに基づき定義される。したがって、ギャップεは、２つの部分の端部に面する２つの表面の間の、それぞれＹまたはＸ軸に沿った、平均間隔の測定である。これらのエアギャップεは、上で述べているようにコア内で２つの異なる材料を使用する場合（必須ではない）に２つの異なる値ε１およびε２を取り得る。典型的には、これらのエアギャップεは「残留」厚さ（数μｍ）から数十ないし数百μｍのオーダー、さらにはｍｍ単位のオーダーのシムまたは非磁性板の挟装によって制御される厚さまで変わる。
【０１５６】
エアギャップδは、トランスのＥ、Ｉ、またはＣに切削される磁性体部分の主表面である基部表面Ｘ−Ｙを使用することによって定義され、エアギャップδは、スタックの内側または２つのスタックの間、したがって方向Ｚの、２つの向かい合う表面の間の平均間隔の測定である。これらのエアギャップδは、たとえばＥ、Ｉ、もしくはＣに切削された個片の間、またはそのような切削された個片のスタックの間に非磁性面材料を挟装することによって形成される。これらの部分または部分のスタックは、ヘッドからテールへ配置構成されることもされないこともある。エアギャップδは、同じ形状、寸法、および配向の切削部分の同じスタックの２つの切削された部分の間の値δ１ならびに形状および／または異なる配向の切削された部分の２つの重ね合わされたスタックの間の値δ２をとるものとしてよい。δ１とδ２との間のこの可能な差を利用して、残留誘導Ｂｒを小さくすることができる。δの値は、典型的には、εの大きさと同じ大きさである。
【０１５７】
エアギャップε、δ１、およびδ２は、図１０において強調表示されている。
【０１５８】
コアの磁歪が低い主材料内にあるか、または高いＪｓを有する任意選択の材料内にあるかに従ってエアギャップδの値を変調することも興味深い場合がある。
【０１５９】
次の実施例１から５および７から９、ならびに実施例１３、１７、２０、２３、２７は、全体が１つの８の字形部分に切削された板から作られる。この場合、８の字形の部分を互いの上に積み重ねるただ１つの可能性がある。所望の数の８の字形部分が達成された後に磁気回路に対して行われ得る唯一の修正は、すべての８の字形部分またはそれらのうちのいくつかの間の前に説明した（シム、非磁性体スペーサ．．．を用いる）エアギャップδのタイプの実質的なエアギャップを導入すること、または導入しないことである。
【０１６０】
これは以下のＴａｂｌｅ  ３（表３）に示されていないけれども、発明者らは、８の字形の部分の全部または一部の間にギャップを加えることを試みており、前述の実施例の結果は全く変わっていない。単一の８の字形の部分に切削された部分の少なくとも５０％を有するが、Ｔａｂｌｅ  ３（表３）で報告されている結果から以下で強調されているεタイプのエアギャップがない、８の字形の部分による解決方法の関心のなさは、したがって、８の字形の部分の間でδタイプのエアギャップスペーサーを使用していた場合とこれらの同じ実施例に対して全く同様である。エアギャップは、８の字をＥにおける２つのブロック、１つのＥブロックと１つのＩブロックに分割する場合に２つのＥブロックは各々並置されたＣの２つのブロック、または同様のものから形成され、互いに向かい合うという点で本発明による８の字の一般的形態の磁気コア上で有効である。
【０１６１】
２つの隣接するＣ（実施例６、１０〜１２Ｂ、１４〜１６、１８、１８ｂｉｓ、１８ｔｅｒ、１９、２１、２２、２４〜２６）によって形成されるＥまたはＥ＋ＩまたはＥにおける切削された部分を使用する以下の実施例（Ｔａｂｌｅ  ３（表３）、Ｔａｂｌｅ  ４（表４）、およびＴａｂｌｅ  ５（表５））のいくつかの場合において、これらは「シリーズ」と呼ばれる構成１で重ね合わされる。この場合、Ｅ、Ｉ、またはＣは常にＥ、Ｉ、またはＣ上に重ね合わされ、これは最後には、Ｅ、またはＩまたはＣスタックから形成される磁気部分回路を与え、これらはこれら２つの部分の間で、少なくとも残留の、ギャップεで向かい合うように置かれ、これは図７および図８に示されている場合に対応する。これらのスタックの間のギャップの幅を定義する、以下のＴａｂｌｅ  ３（表３）に示されている、実施例および参照の厚さを有するシムは、互いに向かい合うＥ、Ｉ、またはＣにおけるスタックの間に挿入されるものとしてよく、以下の実施例では、Ｅ、Ｉ、またはＣの各スタックの内側に挿入されているそのようなシムはなく、これらのスタックの内側の板の間のギャップはそのまま残留する（典型的には数μｍ）。Ｔａｂｌｅ  ３（表３）のすべての実施例は、「シリーズ」構成を示している。
【０１６２】
Ｔａｂｌｅ  ４（表４）およびＴａｂｌｅ  ５（表５）のいくつかの実施例では、いわゆる「平行」構成２（Ｔａｂｌｅ  ４（表４）およびＴａｂｌｅ  ５（表５）に示されている）が使用される。この場合、ＥもしくはＩの、またはＣなどの板は、積み上げられるが、スタックの前の板と同じ位置にそれら自体を必ず置くことによってなされることはなく、したがって、われわれは「ヘッドからテール」である少なくとも１つの交互の条件を満たし、この表現は図３を参照して見られる意味を有する。Ｔａｂｌｅ  ３（表３）の実施例の場合、スタックの２つの連続するレベルに属すＥおよびＩの枝の間にセットされるエアギャップはなく、対応するエアギャップは残留のままである。
【０１６３】
Ｔａｂｌｅ  ３（表３）、Ｔａｂｌｅ  ４（表４）、およびＴａｂｌｅ  ５（表５）において、４６ｋＶＡのオーダーの三相電源トランスの場合における本発明の実装形態に対して少なくとも許容可能であると考えられるノイズの値、コアの突入指数および総重量は、下線を引かれている。本発明により与えられる実施例は、したがって、これらの３点に関して許容可能でなければならないが、それは、８０ｄＢ未満のノイズはこのカテゴリに入り、５５ｄＢの好ましい最大値はコックピットそれ自体に取り付けるのに特に適しているオンボードトランスに適用されると考えられるからである。許容可能であるためには、突入指数は０．８未満でなければならないが、総重量は１７ｋｇ以下でなければならない。
【０１６４】
【表３Ａ】
2019537248.tif 000005
【０１６５】
【表３Ｂ】
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【０１６６】
【表３Ｃ】
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【０１６７】
【表３Ｄ】
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【０１６８】
次に、Ｅ＋ＩまたはＣ構成は本発明の利点を実現するのに等しく適していることが示される。Ｅ＋Ｅ＋タイプεエアギャップにおける上記の実施例１８から始めて、Ｔａｂｌｅ  ４（表４）において、さらに三相トランスタイプ（断面保持）および２×ＥにおけるそれのＥ＋Ｉ構成（図４のタイプの）と、Ｅ＝２Ｃ隣接（図６のタイプの）タイプの単相トランス（中心脚上の巻き線）とを比較する。これらの実施例は、高Ｊｓ材料２を含まず、低磁歪の材料１のみを含む。
【０１６９】
三相の実施例１８（Ｅ＋Ｅ）について、回路の幾何学的形状は、図１の例のように、パラメータａ、ｂ、およびｃ、すなわちａ（ＥおよびＥの背の枝幅）＝２０ｍｍ、ｂ（Ｅの枝の間の間隔）＝５０ｍｍ、ｃ（Ｅの枝の長さ）＝６０ｍｍによって固定される。
【０１７０】
三相の実施例１８ｂｉｓ（Ｅ＋Ｉ）について、回路の幾何学的形状は、図４の例のように、パラメータａ、ｂ、およびｃ、すなわちａ（ＥまたはＩまたはＥの背の枝幅）＝２０ｍｍ、ｂ（Ｅの枝の間隔）＝５０ｍｍ、ｃ（Ｅの枝の長さ）＝１２０ｍｍによって固定される。
【０１７１】
単相の実施例１８ｔｅｒ（Ｅ＝２Ｃ＋Ｅ＝２Ｃ）について、回路の幾何学的形状は、図６の例のように、パラメータａ、ｂ、およびｃ、すなわち結局２×２０＝４０ｍｍのＥ＝２Ｃの中心脚を構成することになるａ（Ｃの枝幅）＝２０ｍｍ、ｂ（Ｃの枝の間の間隔）＝５０ｍｍ、ｃ（Ｃの枝の長さ）＝６０ｍｍによって固定される。
【０１７２】
三相の実施例１８ｑｕａｔｅｒ（交互のＥ＋Ｉにおける）について、１８ｂｉｓと同じ材料が使用されるが、各層と交互するＥ＋Ｉスタックの構成を取り、ＥとＩの間さらにはＥ＋Ｉの各層の間に残留エアギャップがある。これは、したがって、平行（／／）な構成である。
【０１７３】
【表４】
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【０１７４】
実施例１８ａおよび１８ｂは、実施例１８のものにかなり匹敵する性能を有することがわかり、これらは後者のものと同様に、本発明によるものである。実施例１８ｔｅｒでは、コアはより重いものとなるが、それでも許容範囲にある。
【０１７５】
実施例１８ｑｕａｔｅｒについて、その構成からの結果として０．８Ｔの大ヒステリシスサイクルの残留誘導Ｂｒがあり、次いで突入を許容できる限界（０．８）まで下げたい場合に、二次電圧の供給および皮相電力の変圧を保つために誘導Ｂｔは公称モードで０．８Ｔまで下げられ、材料の断面もまた増やされなければならない。この結果、磁気コアの重量は最大１６．５ｋｇまで増大するが、それでも許容可能であるが、放射されるノイズは許容閾値を十分に下回る。したがって、Ｂｒがかなり高い値であっても、数キログラムの許容可能な増大と引き換えに、放射されるノイズを低く抑え、突入指数を許容範囲に収めながら本発明を活かすことがいぜんとして可能である。しかしながら、重量を最小にするために、磁気コアのＢｒを小さくしようとすることは興味深いことであることはわかっている。以下の実施例は、これを達成するための異なる方法を示している。
【０１７６】
図９は、Ｔａｂｌｅ  ３（表３）の様々な例が提示されている図を示している。トランスによって放射されるノイズを横座標に取り、突入指数を縦座標に取っている。点線は、本発明が対象とする目的（ノイズに対して必須であり好ましい）に対応するノイズと突入の領域を示している。対応するコアの重量も示されており、材料は様々な方法で明記された。
【０１７７】
結果の分析から、次の結論に達することが可能である。
【０１７８】
オンボードトランスで使用される通常の非集合組織または集合組織合金、すなわち、２７％  Ｃｏ、または５０％  Ｃｏ、および２％  Ｖ、またはＮ．Ｏ．もしくはＧ．Ｏ．  Ｆｅ−３％  Ｓｉ電炉鋼を含むＦｅＣｏ合金だけを使用することで、仕事誘導が高い（典型的には、第１の材料のＢｔが１Ｔより大きい）場合に非常に大きなノイズを発生するが、磁気回路の重量は軽い（実施例１から３）。しかしながら、最大でも０．８の突入指数の仕様を考慮することもなく、突入効果が弱まる（１．３である）のは１Ｔの仕事誘導（実施例４）によってのみである。実施例１から３において達したノイズレベル（１００から１１７ｄＢ）はひどく大きく、技術機器（すなわち現在のコックピットに装備しているマイクロフォンおよびヘッドセット）の助けを借りずに、人々の間の音声によるコミュニケーションを必要とするオンボード用途には向いていない。実施例４のノイズレベルは、比較的小さいが（８２ｄＢ）、それでも、オンボード使用に対しては８０ｄＢの許容可能閾値を超えている。
【０１７９】
より低い磁歪レベルを達成するために、この構成の場合において、またこれらの材料選択に関して、仕事誘導をさらに低くすることだけが残っている。これは実施例５に示されており、仕事誘導を０．３Ｔに下げることによって、許容可能ノイズレベルが得られるが（６５ｄＢに対して最適値として求められた５５ｄＢ）、磁気回路の重量は３倍を超えており（４２ｋｇ）、これもまた航空機にはひどく重い。したがって、この解決方法は満足のゆくものではない。
【０１８０】
すべての参照例１から５では、エアギャップなしで、８の字で切削された重ね合わされた板による回路構成を使用している。参照例６の２００μｍのキャリブレートされたエアギャップを有する図１による二重Ｅとして切削された構造への移行により、実施例４と比較して突入効果をさらに低減することが可能になるが、ノイズは幾分低下する。この修正だけでは、ＦｅＣｏ合金磁気回路は「低ノイズトランス」としてより許容可能なものにならない。
【０１８１】
その一方で、非配向Ｆｅ−３％  Ｓｉ電炉鋼（Ｎ．Ｏ．、すなわち、制御されない形で、最終的な厚さに達するのに必要な圧延および焼き鈍しの結果生じるもの以外の顕著な集合組織がない）の使用により、ＦｅＣｏ２７合金を使用する実施例のものに非常によく似た結果が得られる。エアギャップなしの８の字形断面の参照例７、８、および９は、仕事誘導Ｂｔの漸進的低減により、Ｂｔ＝０．３Ｔに対する（実施例９）非常に大きい重量（４２ｋｇ）における強い突入効果（指数＞２）で磁気回路の重量（実施例７：８．４ｋｇ）およびノイズ（９６ｄＢ）の低減を達成し、比較的低いノイズがほとんど最適な限界（５８ｄＢ）および非常に低い突入効果（＜０）で放射されることを示している。低いノイズおよび突入を得るために低いＢｔ誘導で動作する必要があることによって高いノイズまたは高い重量が課されるという理由があろうとなかろうと、これらの実施例は、「低ノイズオンボードトランス」用途に十分なものとは言えない。
【０１８２】
参照例８および１０の比較は、二重切削Ｅの効果を示している。ＦｅＣｏを使用する例と同様に、この切削方式は、突入効果を改善するが、放射されるノイズを低下させる。これは、Ｎ．Ｏ．ＦｅＳｉ３をオンボードトランスの低ノイズ磁気回路に応用することが不可能であることに関する結論を変えない。
【０１８３】
参照例１１および１２では、低オンボード重量（８〜１２ｋｇ）を保持するために、１および１．５Ｔの平均誘導に対して、５０μｍのキャリブレートされたエアギャップを有する二重Ｅ構造の３％  Ｓｉおよび結晶粒配向（Ｇ．Ｏ．ＦｅＳｉ３）電炉鋼の使用を説明している。しかしながら、Ｇｏｓｓ  ｛１１０｝＜００１＞と呼ばれる、そのようなタイプの集合組織の使用は、放射されるノイズをわずかしか改善しない。わずか８ｄＢのノイズ低減である実施例１０（Ｎ．Ｏ．）および１２（Ｇ．Ｏ．）の比較を参照されたい。これは、重量の軽量化および放射ノイズの低減を達成しない。したがって、ここで、集合組織材料は、構造がエアギャップを含む場合であっても、切削磁気回路によって放射されるノイズを著しく低減するために必ずしもそれ自体が興味深いものであるわけではないことがわかる。
【０１８４】
実施例１２および１２Ｂは、５０μｍの同じキャリブレートされたエアギャップによって分離される、互いに向かい合うＥ切削部分の２つのスタックから構成される同じ磁気コア構成を有する。これら２つの実施例では、２つの異なる材料の使用を比較することが可能であるが、それは両方とも単一材料であるからである。実施例１２では、ＤＬによる非常に低い磁歪およびＤＴによる大きな磁歪について知られているＧ．Ｏ．（結晶粒配向）ＦｅＳｉ  ３％材料が使用されている。したがって、Ｅ、Ｃ、またはＩにおける個片の平面内で磁束の２つの直交する主方向を有するトランスに対して、磁歪変形は高く、誘導のレベルを低減することによってのみ低減され得る。これは、値Ｂｔ＝１．１Ｔ（Ｊｓの５５％）とする実施例１２において行われるが、残留磁気Ｂｒの低い値はエアギャップによって与えられ、Ｂｒ＝０．１Ｔである。１．１Ｔの低減された仕事誘導のこのレベルであっても、ノイズはいぜんとして極めて強いままであるが（８２ｄＢ）、それにも関わらず、実施例１１と比較して著しく９ｄＢ低減される。その一方で、Ｂｒの低い値およびＪｓの高い値は、低い突入係数を許し、トランスの仕様に適合する。結果として得られる１１．５ｋｇの重量は、用途に対して許容可能であるが、それは、変圧された電力を維持するために同じ割合でコアの断面を増やすことによって補償されなければならない仕事誘導Ｂｔの大幅な低減があるからである。しかしながら、ノイズは高すぎ（好ましい上限に比べて２７ｄＢ高すぎ、許容可能な上限よりも２ｄＢ高すぎる）、したがってこの例は、磁歪ノイズに対する要求が最も小さい変更形態であっても、仕様に適合しない。
【０１８５】
実施例１２Ｂでは、Ｇ．Ｏ．  ＦｅＳｉ３％を最高の飽和磁化（２．３８Ｔ）を有する磁性合金として知られている２７％  Ｆｅ−Ｃｏ合金で置き換えており、軟磁性ＦｅＣｏ合金は電気機械の重量を減らすためにオンボード電気工学において歴史的に使用されている。次いで、実施例１２Ｂをテストすることによって、オンボード重量を著しく低減することを論理的に求め、実施例１２のＧ．Ｏ．  Ｆｅ３％  Ｓｉの解決方法と比較して突入およびノイズに対する結果を観察する。エアギャップシムおよびシリーズ配置を使用することによって低い残留誘導（０．２Ｔ）を維持しながら、仕事誘導を２Ｔにすることによって、磁気コアの重量を８ｋｇまで大幅に減らすことが可能であり、これはこれらの実験のすべての例および反例の最低重量である。その一方で、ノイズ磁歪は、相当同様に増大し、１００ｄＢを超える。従来のＦｅＣｏ合金は、実際、強い真の磁歪係数λ１００およびλ１１１について、さらには強い見掛けの磁歪係数についても知られている。突入係数は、また、トランスに対するかなり高すぎる値にまで著しく増大し、これは仕事誘導Ｂｔが飽和磁化に非常に近い結果である（突入の公式による）。
【０１８６】
したがって、これら２つの実施例１２および１２Ｂから、高いＢｔ仕事誘導値を有する、さらにはキャリブレートされたエアギャップを含む高飽和磁化材料の使用は、所望の突入およびノイズレベルに達することを可能にしないことがわかる。Ｂｔの非常に強い低減はこれを可能にするが、ただし、許容可能でない、オンボード重量の著しい増大と引き換えである。したがって、これらの実施例１２および１２Ｂは、航空機用トランスに対して明らかになっている問題を解決できない。
【０１８７】
実施例１３から１８では、本発明の要素のうちの１つの利点、すなわち、高い飽和および立方体組織｛１００｝＜００１＞を有する、典型的にはＮｉの５０重量％のオーステナイトＦｅ−Ｎｉ合金の使用を評価することを可能にする。これらの実施例では、これは磁気回路を、すなわち隣接高Ｊｓ材料構造なしで、実現するために単独で使用される。
【０１８８】
実施例１３（８の字形コア）および１４（二重Ｅコア）は、本発明による例ではないが、それは考察対象の材料（Ｆｅ−５０％  Ｎｉ）が、それらの場合において、顕著な組織構造を有しないからである。実際、放射されるノイズは、１．１Ｔの平均仕事誘導Ｂｔおよび１２ｋｇの磁気ヨーク重量に対して、最適な最大値（５５ｄＢ）からほど遠く、常に最大許容可能値（８０ｄＢ）に従うとは限らず、比較的高い（７５および８２ｄＢ）のままであることがわかっている。実施例１３は、そのノイズレベルが７５ｄＢであり、コックピットの外側に置かれているトランスに対して音響的に許容可能であり得るが、その突入指数は高すぎる（１．７）。その反対のことが実施例１４に対して成り立ち、突入指数は良好（０．６５５）であるが、ノイズは高すぎる（８２ｄＢ）。したがって、そのような材料のあらゆる点に関してトランス磁気回路が仕様を満たすようにすることは企図され得ない。
【０１８９】
実施例１４Ｂは、実施例１４の構成に匹敵する構成を有するが、非集合組織Ｆｅ−５０％  Ｎｉのより高い重量を必要とし、より低いＢｔ仕事誘導で使用される。これらの修正により、コアは過剰に重くなり始め、質量単位での電力の著しい減少と密接に関係する。したがって、ノイズおよび突入性能は指定されたテスト条件の下で良好であるけれども、これは提起されている問題に対する満足な解決方法とならない。
【０１９０】
本発明による実施例１５、１６、および１８は、Ｆｅ５０％  Ｎｉ合金集合組織｛１００｝＜００１＞で作られる。同じ仕事誘導Ｂｔで、そのような集合組織を導入することにより放射されるノイズを著しく低減することが可能になることに留意するのは驚くべきことである。集合組織の平均配向消失ωの１５°において、ノイズは、すでに著しく減少して６２ｄＢまで下がっており、したがって、用途によっては許容可能であるが、３倍低い配向消失については、放射されるノイズは際立って５５ｄＢの最適な上限以下になる。集合組織のこの平均配向消失ωは、本発明により最大２０°許容可能であるものとしてよい。
【０１９１】
さらに、突入効果は、実施例１５および１６において切削されたＥによって許容可能レベル（指数＜０．８）まで低減され得るが、エアギャップεなしで８の字を切削したことにより（参照例１７）、突入効果が過剰に低下する。この最後の例では、異形トランス個片の切断面内にエアギャップが全くない場合、突入効果の十分な減衰を得ることができないことを示しており、これは、立方体組織および低配向消失（７°）を有するＦｅＮｉ５０を使用しているにもかかわらず、磁気回路の過剰な残留磁気Ｂｒがあるからである。
【０１９２】
実施例１６は、Ｅの間に残留エアギャップεを有しているだけであるけれども、本発明の要求条件による特性を有することに留意されたい。
【０１９３】
これらの結果を利用して少なくとも残留エアギャップεとともに有利な二重切削Ｅを保持し、仕事誘導を少し大きく制限して突入指数をさらに下げる場合、磁気回路のノイズ、突入、および重量低減（実施例１８では、１３．１ｋｇ）に関して満足のゆく集合組織Ｆｅ５０％  Ｎｉ単一合金の解決方法を得る。したがって、十分に鋭い立方体組織を有する、３０〜８０％  Ｎｉ、最適には４０〜６０％  Ｎｉを含むＦｅＮｉ合金は、真の磁歪λ１００およびλ１１１の著しい係数を有するけれども、磁気回路がＥまたは８の字形の板の切削および重ね合わせによって作られるトランスによって放射されるノイズを著しく低減することができることがわかったことは驚きである。それに加えて、少なくとも残留エアギャップを欠いている８の字形回路は、Ｅ、Ｉ、Ｃ回路と異なり、突入効果の十分な減衰を許容しないことが観察される。これらは、したがって、本発明の範囲から除外される。
【０１９４】
発明者らは、また、それを構成する材料が本質的に立方体組織｛１００｝＜００１＞による高い残留誘導を有するとしても、磁気回路の残留誘導を低減することをエアギャップでどのように可能にするかを指定することを望んでいた。
【０１９５】
発明者らは、これ以降、Ｔａｂｌｅ  ５（表５）において、Ｔａｂｌｅ  ４（表４）の実施例１８ｂｉｓから、Ｅ＋Ｉに配置構成されている、立方体ＦｅＮｉ５０ω＝７°の板を使用し、高Ｊｓ材料を含まない点で、本発明による（特性はＴａｂｌｅ  ５（表５）の見出しで繰り返されている）一例を導出する特定の例を示している。これらの新しい例は、スタックの各レベルにおいて１つのＥ＋１つのＩを常に使用する、異なる変更形態とともにすでに提示されている「シリーズ」および「／／」構成の２つのタイプに基づく。互いに向かい合うＥとＩとの間のエアギャップε（すなわち、Ｅ枝の長手方向軸に沿って）、同じスタックの２つの連続するＥまたは２つのＩの間のδ１、ならびにＥ＋Ｉの２つの連続するスタックの間のδ２が指定される。残留でないときに、これらは厚さε、δ１、またはδ２のシムを使用して得られる。
【０１９６】
すべてのテストについて、コアを構成するために使用される唯一の材料なのでＪｓは１．６Ｔである。電力は４６ｋＶＡのオーダーである。
【０１９７】
図１０は、実施例１４から１７のもののタイプの混合構成の一例を示している。そのような混合構成において、それらを含む板が各々直列に配置構成されているスタックに遭遇するが、２つの連続するスタックは平行に、言い換えると上下逆さに配置構成される。「Ｒｅｓ．」は、関係するギャップεまたはδ１が残留であることを意味する。δ２に関する「−」は、「混合」構成でないので、エアギャップは関係する構成において存在しないことを意味する。
【０１９８】
【表５Ａ】
2019537248.tif 000010
【０１９９】
【表５Ｂ】
2019537248.tif 000011
【０２００】
【表５Ｃ】
2019537248.tif 000012
【０２０１】
したがって、実施例１８ａの材料は、Ｔａｂｌｅ  ４（表４）の結果を得ることを可能にするものと同じ構成でテストされており、したがって、３５３個のＥ板の単一のスタックは３５３個のＩ板の単一のスタックに面するが、ＥとＩとの間に残留エアギャップεがあるだけである。実施例１８ｂｉｓ  ２、５、７、９の「シリーズ」構成では、ＥおよびＩの各スタックのこの高さは、重ね合わされた板５枚分に減らされ、０．２Ｔに近いかまたはさらにそれ以下の残留誘導Ｂｒの非常に低い値を得ることを可能にする。「シリーズ」タイプのさらに１８ｂｉｓ  ３、６、８および１８ｂｉｓ  ４の他の例の構成は、層の数だけが異なり（それぞれ１０および１５）、スタック毎に５枚の板のシリーズ構成のものに非常によく似ているＢｒの結果を示している。すべての条件が同じであるものとして、Ｂｒは板の数が増えるにつれ減少する。
【０２０２】
様々な解決方法１８ｂｉｓ２から１８ｂｉｓ１９をそれらが導出される実施例１８ｂｉｓと比較することができるために、各解決方法の磁石重量および電力重量（ｋＶＡ／ｋｇ）は、仕事誘導Ｂｔ、次いで、実施例１８ｂｉｓの電力が計算されるのと同じ電力（４６ｋＶＡ）に対応するトランスの重量から計算される。実施例１８ｂｉｓ２、１８ｂｉｓ３、および１８ｂｉｓ４が同じ電力密度および磁気ヨークの同じ等価重量を有することは明らかである。ノイズおよび突入指数も、変更がないか、または近い値のままである。
【０２０３】
１８ｂｉｓ５から８のシリーズ構成において、ＥとＩとの間のエアギャップεのサイズは、５または１０枚の重ね合わされた板のスタックを含む磁気コアに対して、厚さ８３または１９０μｍのシムによって変えられる。このときに、Ｂｒは低い値に達するか（１８ｂｉｓ５）、または０に近づくなおいっそう非常に低い値に達する（１８ｂｉｓ６から８）。したがって、「シリーズ」モードは、ＥのスタックとＩのスタックとの間のキャリブレートされたエアギャップと併せて、Ｂｒを低減する際に非常に有効であることがわかる。Ｂｒは、εが大きいときに、また層の数が多いときにも、低い。ノイズは、突入指数が弱いまたは非常に弱いＢｒの効果によってさらに低くされる間低いままである（４０から４５ｄＢ）。
【０２０４】
シリーズ構成でもある１８ｂｉｓ９構成において、ギャップεは、ＥのスタックとＩのスタックとの間の残留であるが、このときには、これは各スタックの各板の間に挟装される厚さ８３μｍの非磁性シムのおかげでもはや残留でない各Ｅと各Ｉとの間のギャップδ１である。ここでもまた、０．１Ｔのオーダーの、非常に低い残留誘導Ｂｒを得ることが可能であり、したがって、残留エアギャップδ１の場合より２倍小さく、板の数は等しい。しかしながら、このタイプのエアギャップによって発生する全体的な透磁率の減少は、仕事誘導Ｂｒを低下させ、したがって、電力の伝達に必要な磁気コアの重量を増やすことになり、すなわち約１５ｋｇであり、２ｋｇ以上であるが、その一方で、これは産業建設技術によって求められている、同じ層のＥおよびＩを接続する非磁性エアギャップシムによる機械的凝集力を磁気コアに与える。したがって、Ｎ個のＩ板のスタックに面するＮ個（１８ｂｉｓ９では５、１８ｂｉｓ８では１０）のＥ板のスタックとして提示されている、磁気コアには、スタックの各レベルにおいて非磁性シムを使用することによって大きな機械的モノブロック凝集力がもたらされ得る。
【０２０５】
シリーズ構成の不利点は、磁気回路が、本発明により、トランスのメーカーがしたがらない、各スタックの各レベルに存在していなければならない（残留であろうとシムによってキャリブレートされようと）エアギャップを確実にするために一緒に保持されなければならない２つの異なる部分にある点である。これらには、スタックの重ね合わせの方向にＥとＩとを交互させることによって構造による磁気コアの強い機械的凝集力を形成するので「平行」構成がかなり好ましい。実施例１８ｂｉｓ１０から１３および１８．１９において調べられているのがこの構成である。
【０２０６】
構成１８ｂｉｓ１０および１８ｂｉｓ１１は、「カットアンドスタック」モードでオンボードトランス上で使用されることが知られているものに匹敵するが、エアギャップεの存在により、使用される特定の集合組織材料に関係なく、知られている構成から区別される。このエアギャップεは、層間と、同じ層のＥとＩとの間の両方において残留である。残留誘導Ｂｒは、ここでは上げられ（０．８Ｔを少し超えるオーダーで）、突入係数を低下させる。層が５個あろうと１０個あろうと、結果にほとんど違いはない。しかし、これらの実施例１８ｂｉｓ１０および１８ｂｉｓ１１は、１Ｔの仕事誘導Ｂｔで使用されたときに、確かに、低いノイズ（４５および４４ｄＢ）を放射するが、１．２のオーダーの突入指数も有し、これは高すぎて本発明には合わない。
【０２０７】
しかしながら、Ｂｔが少し下げられたときに、この構成は許容可能な突入結果、およびより低いノイズすらもたらすことができ、重量は妥当な範囲に留まること、ならびにこの構成が、したがって、上で述べたように配向された集合組織とともに、使用される特定の材料に結合されるときに本発明の範囲内に収まると考えられてよいことは後で（実施例１８ｂｉｓ１８および１８ｂｉｓ１９）わかる。Ｅ＋Ｉ（構成１８ｂｉｓ１２）のスタックの各レベルの間に８３μｍのδ１をもたらすシムを導入することにより、Ｂｒは０．２Ｔだけ減らされ、これは突入を著しく改善する。このアプローチは、非磁性シムの厚さをさらに増やすことによって続けられ得る。Ｂｒが「シリーズ」構成によりエアギャップδ１なしで到達するレベルに近いレベルである、０．２から０．３Ｔに到達するように各層の間で約３００μｍのシム厚さに達する必要がある。生じ得る問題は、提示されている実施例における２００μｍのオーダーの各磁性板の厚さに対して３００μｍの非磁性体厚さを加えると、結局、重量の対応する増大が非常に小さいままであり得るとしても（たとえばプラスチックシムを使用しても）、トランスの体積を１５０％増大させることになるという点である。しかしながら、この解決方法は、トランスの体積増大が許容可能な範囲にある場合に使用されてよい。実施例１８ｂｉｓ１３は、１Ｔの仕事誘導Ｂｔを維持しながら８３μｍのエアギャップδ１の代わりに８３μｍのエアギャップεを導入しても、十分に低い突入を持たせることはできないことを示している。この場合、それがコアの重量を少し増やすとしても、Ｂｔを減らすことは必要である。
【０２０８】
発明者らは、分離して取られたときに、「シリーズ」モードで配置構成されるが、同じ形状および寸法の２つの連続するスタックは図１０に示されているように「平行」モードで互いに関して配置構成されている（すなわち、２つの連続するスタックはヘッドからテールに置かれる）板の交互に並べたスタックの「混合」タイプの構成により、磁気ヨークの減らされた体積と低いＢｒとの間のよい妥協点をもたらすことを可能にすることを発見した。これは、Ｔａｂｌｅ  ５（表５）の構成１８ｂｉｓ１４から１７で得られた結果によって強調される。また、全体の凝集力に対するよい妥協点ともなる。この凝集力は、平行モードの構成の場合ほど強くはないが、それにもかかわらず、クランピングデバイスが不可欠でないようにするには十分である。
【０２０９】
しかし、同じスタックの異なる板の間にδ１の厚さのエアギャップシムを入れることすらでき、その結果、電力密度の低下が生じる（電力密度が強いままである間）。したがって、図１０において、コア８０は、３つの重ね合わされたスタック層を含むように示されている。
−  各々厚さδ１のシム８３によって分離されている３つのＩ板のスタック８２および各々これもまた厚さδ１のシム８５によって分離されている３つのＥ板のスタック８４を備え、これら２つのスタック８２、８４は互いに向かい合い、厚さεのシム８６によって分離されている第１の層８１。
−  厚さδ１のシムによって分離されている３つのＩ板のスタック８８およびこれもまた厚さδ１のシムによって分離されている３つのＥリーフのスタック８９を備え、これら２つのスタック８８、８９は互いに向かい合い、厚さεのシム９０によって分離され、第２の層８７は第１の層８１に関してヘッドからテールに配置構成される第２の層８７。
−  厚さδ１のシムによって分離されている３つのＩ板のスタック９２およびこれもまた厚さδ１のシムによって分離されている３つのＥ板のスタック９３を備え、これら２つのスタック９２、９３は互いに向かい合い、厚さεのシム９４によって分離され、第３の層９１は第２の層８７に関してヘッドからテールに配置構成され、したがって第１の層８１と同様に配向される第３の層９１。
−  異なる層８１、８７、９１の間の厚さδ２（場合によってはδ１と異なる）を有するエアギャップシム。
【０２１０】
実施例１８ｂｉｓ１８および１８ｂｉｓ１９に関して、すでに実施例１８ｂｉｓ１０および１８ｂｉｓ１１について説明している。これらは、他のより有利な構成に比べてわずかに小さい、高すぎない誘導Ｂｔ（０．８Ｔ）で作業するという１つの条件に基づき、残留エアギャップと交互に並ぶＥおよびＩにおける構成があらゆる観点から少なくとも許容可能である結果をもたらすことができることを示している。しかしながら、この条件に関して、またより重いトランスと引き換えに、等しい電力は許容可能な範囲に留まり、少なくとも要求の厳しい変更形態において設定される仕様に一致する突入を得る。
【０２１１】
４ｋＶＡ／ｋｇを超える重量密度を有するすべての場合（したがって、航空機の軽量化に関して非常に興味深い）は高すぎるノイズまたはかなり強すぎる突入のいずれかを有することが様々な表に提示されている結果からわかる。したがって、本発明のすべての興味深い実施例は、わかるであろうが、考察されている仕事誘導Ｂｔに対して４．５ｋＶＡ／ｋｇ未満である（実施例２２：４．４２ｋＶＡ／ｋｇ、１．３９ＴのＢｔ仕事誘導に対して０．９２６の高すぎる突入があるのでＴａｂｌｅ  ３（表３）における参照例として考察される例。しかし、Ｂｔ（０．９２Ｔ）が十分に減少した場合、Ｔａｂｌｅ  ４（表４）の実施例１８ｑｕａｒｔｅｒ  Ｉｎｖの場合のように、適切な突入および３．２ｋＶＡ／ｋｇの電力密度に遭遇することになる）。実施例１８ｑｕａｒｔｅｒ  Ｉｎｖで得られる重量電力は、トランス磁気コアの、したがって、重量を増やすことなく固有の機械的凝集力を有する、「平行」構成（／／、したがって層のヘッドからテールへ交互）について得られる最良（最高）のものであることに留意されたい。この性能は、磁気コアの「シリーズ」構成で得られる最良の性能である重量電力のかなりよい４．１５〜４．２ｋＶＡ／ｋｇに匹敵する。しかし、これはシム、および特に磁気コアの自由な個片を保持するためのデバイスを必要とする。
【０２１２】
本発明の実施例は、すべて、トランスの要求条件のこの特定の例の場合において、特定の電力の３から４．５ｋＶＡ／ｋｇの間にあるときから潜在的に興味深いものであると考えてよい。ノイズおよび突入トランス要求条件に応じて、好ましい解決方法は異なり得ることに留意されたい。実施例１から１８はすべて、図８に対応する、したがって機械的自己凝集力なしの、Ｅ＋Ｅ構造（スタックに面する）に対応し、磁力に耐える、制御されたエアギャップにより、２つのスタックを正確に向かい合わせに維持する剛体構造の追加の重量を必要とすることにも留意されたい。次いで、この追加の重量を有しない「平行」または「混合」構造に制限する場合、最良の全体的結果は、その混合構成により固有の機械的凝集力を有する、３．４２ｋＶＡ／ｋｇの、１８ｂｉｓ１７から導出される実施例１８ｂｉｓ１７ｂにより得られる。
【０２１３】
Ｔａｂｌｅ  ３（表３）の実施例１９から２７は、前述の立方体組織ＦｅＮｉ合金と一緒に第２の高飽和磁化Ｊｓ材料の導入の効果を示している。この第２の材料は、３％  Ｓｉを含むＦｅＳｉ  Ｎ．Ｏ．または２７％  Ｃｏを含むＦｅＣｏである。この導入の結果、突入効果が低減されるが、第２の材料の存在によって導入される追加の重量は、突入効果がもはやそれほど高くないのでＦｅＮｉ合金（たとえば、Ｂｔ＝１Ｔの代わりに１．１Ｔ）の仕事誘導の可能な再増加によって大きく補償される。ここでもまた、エアギャップεなしの、単純な８の字形の切削が、突入効果を満足のいかない形で高めることがわかる（実施例２６および２７の比較を参照）。また、ノイズおよび突入において利用でき満足なものである、２つの相補的材料を使用する解決方法は、ＦｅＮｉ合金だけを含む例と同じオーダー、すなわち、１２．７から１４．５ｋｇであり、したがって、設定された仕様に適合するように十分に減らされる、磁気ヨーク重量の使用を可能にすることもわかる。
【０２１４】
１つは低磁歪を有し、もう１つは高飽和磁化Ｊｓを有する、２つの材料を使用するＴａｂｌｅ  ３（表３）で説明されているすべての実施例において、これら２つの材料は、「シリーズ」モードで連続するスタックに配置構成される。しかしながら、２つの材料の板を互いに極めて異なる２つの同質の実体にグループ化することは必須ではない。低磁歪材料の板のスタックの間に高Ｊｓ材料の単一の板または板のスタックを入れることが企図され得る。高Ｊｓ材料の板またはスタックが低磁歪材料板の隣接するスタックの形状と異なる形状を有し、「平行」または「混合」タイプのコア構成を形成し、要素の形状の違いは材料の性質の違いと密接に関係する、ことすら企図され得る。したがって、本発明の異なる変更形態に関係する低残留誘導、低ノイズ、良好な機械的凝集力、および低重量の利点を組み合わせることが可能である。
【０２１５】
一般に、Ｔａｂｌｅ  ５（表５）の構成のＢｒ値は、エアギャップなしの材料のヒステリシスサイクルが長方形であるにもかかわらず、低いか、または非常に低い。このように残留誘導が低いため、最良の構成に対しては、印加磁場に関係なく、突入指数は低くなる。
【０２１６】
Ｂ（８０Ａ／ｍ）の測定は、すべてのこれらのテストについて十分比較できるものであり、すべての場合において、このタイプの比較的低い印加磁場について、一方は飽和に近いことを示している。
【０２１７】
図９から、「立方体」組織｛１００｝＜００１＞を有する集合組織ＦｅＮｉ合金に基づく局在化エアギャップを含み、磁気コア（単独または高Ｊｓ合金に関連する）を構成するカットアンドスタックタイプの磁気回路構造は、意外にも、両方とも、ノイズおよび突入効果の所望の制限の留意と、磁気回路の重量低減に至ることは明らかである。航空機では、許容可能ノイズ制限、または突入制限すら、航空機、航空機内のトランスの正確な機能、航空機内の配置などに応じてトランス毎に変わることに留意されたい。突入指数（０．８）およびノイズ（８０ｄＢ、またはよりよいのは、５５ｄＢ）に対する許容可能制限が設定されており、これは所与の電力に対する比較的低いコア重量に結合される、本発明による構成の利点を強調することを可能にする満足度の条件に対する目標を表す。
【０２１８】
この効果は、特定の使用条件の下で、真の磁歪の高い値を有するＦｅＮｉ合金が、それにもかかわらず、低ノイズ磁気回路を実現するために単独で（または場合によってはＦｅＣｏもしくはＦｅＳｉなどの高グレード材料がわずかに伴う）使用され得ることを示すという点で驚くべきことである。
【０２１９】
また、一方では、低ノイズおよび低突入の磁気回路ＦｅＣｏもしくはＦｅＳｉの４２ｋｇと、他方ではノイズおよび突入指数が許容可能でないＦｅＣｏにおける磁気回路の６〜８ｋｇとの間の従来技術における選択に関して、ＦｅＮｉに排他的にまたはもっぱら基づく解決方法が、重量が１０から１７ｋｇ以下のオーダーでしかない磁気コアによるノイズおよび突入の両方の要求条件を満たすことが可能であると推測することは困難であったので、これも驚くべきことである。従来のＦｅＮｉ５０（顕著な特定の集合組織を有しない）を使用したのでは、突入、ノイズ、および重量について求められる組み合わされた低減を実現しないので、推測はなおいっそう困難であった。
【０２２０】
使用される材料のうちの１つのみが立方体組織である場合について説明されている。しかしながら、立方体組織を有するいくつかの材料、たとえば、上で指定されている組成条件を満たす異なるオーステナイトＦｅＮｉ合金を同時に使用することも可能であるが、ただし、これらが一緒にしたときに磁気コアの体積割合の大部分を表すことを条件とする。これらの異なる材料は、メーカーの選択で、同じ組成の要素の定義された厚さのスタックの形態の各Ｅ、Ｃ、またはＩコア部分内に配置構成されるか、またはその部分内にランダムに混合され得る。必要なのは、互いに向かい合い、残留またはキャリブレートされたエアギャップεによって分離されているスタックの同じレベルのコアの個片が材料の選択に関して同じ配置構成を有すること、すなわち、所与の材料のスタックのレベルをなす切削板が、常に、他のスタックの対応するレベルをなす、同じ材料の切削部分の前にある（言及されている第１のスタックの同じレベルの板と同じか、または異なっていてもよい、他のスタックの対応するレベルをなす板の形態に関係なく）ことである。
【０２２１】
同様に、ＥまたはＩまたはＣのスタックの間の中間切削部分および各連続する層（Ｅ＋Ｅ、Ｅ＋ＩまたはＣ＋ＩまたはＣ＋Ｃ．．．）の間のオーバーレイの層化する解決方法を使用することも可能である。実際、たとえば、典型的には各々ＥまたはＩまたはＣの形態の切削個片の１つ、数個、またはそれより多く（最大でも数十個）を含む、小さな厚さ（典型的には数ｍｍ）のスタックを組み立て、次いで、これらの薄いスタックを重ね合わせることが可能である。構成Ｅ＋ＥおよびＣ＋Ｃについて、ヘッドからテールへの重ね合わせは、明らかに、同じ層のＥまたはＣが異なる長さの枝を有する場合のみ意味があり、そうでなければ、Ｅ＋ＥまたはＣ＋Ｃの単一の構成に頼ることになる。これは、重なりのおかげで磁気コアの良好な機械的凝集力の利点を保持しながらスタックの２つの連続する層の間のキャリブレートされたギャップ（たとえば１または２ｍｍの積み重ね高さに対するギャップ幅の５００μｍ）をもたらしやすくするという利点を有する。この配置構成は、Ｔａｂｌｅ  ５（表５）の様々な例による、図１０に示されているような、「混合」という名前の構成の下ですでに説明されている。この場合、さらに、スタックの各薄層の間に配設される非磁性層によってキャリブレートされる平面間ギャップを確実にすることが非常に好ましく、そうでない場合、磁束は、上および下の層を通るＥとＩとの間のエアギャップをバイパスし、これは、パケットの単純な重ね合わせの結果得られるであろう残留エアギャップと比較してエアギャップの効率を著しく低下させる。この平面間エアギャップは、典型的には、数十から数百μｍである（前の実施例を参照）。
【０２２２】
Ｔａｂｌｅ  ５（表５）から、平行または混合構成のいくつかの例は、１Ｔのオーダーのテストされた仕事誘導Ｂｔよりもわずかに高い突入指数を有することがわかる。しかしながら、数ｋｇのコアの許容可能な増大のみを必要としながら０．８未満の突入指数を得るために、Ｔａｂｌｅ  ５（表５）のいくつかの例の場合と同様にたとえば０．８Ｔのオーダーのわずかに低い誘導Ｂｔで作動するように、対応するコアの構成により適切な結果を得るだけで十分である。
【０２２３】
実際、上で述べたように、重量電力密度にこだわった場合、また突入およびノイズを重視しないすべての場合を排除した場合、さらに「シリーズ」実施例（Ｅ＋Ｅ実施例１から１８）の追加される重量が他の構成に比べてあまり注目しないことによって電力密度を低下させることを考える場合、混合構造が電力密度において最も興味深いものであることに気付く（実施例の最大値は３．４２ｋＶＡ／ｋｇである）。
【０２２４】
図１１は、そのような構成を示している。切削Ｉ板の第１のスタック７１に隣接する、切削Ｅ板の第１のスタック７０が断面内に見ることができ、これら２つのスタック７０、７１は厚さεの非磁性絶縁材料７２を用いて形成されたエアギャップによって分離される。こうして形成されたアセンブリは、その上面上で、非磁性絶縁体７３で覆われる。このアセンブリは、矢印７４、７５によって示されているように、コアの組み立て時に、切削Ｉ板７７の第２の束に取り付けられている、切削Ｅ板７６の第２の束を備える第２の類似のアセンブリ上に置かれ、これら２つの束７６、７７は非磁性絶縁材料７８を用いて作られたエアギャップεによって分離され、アセンブリは非磁性絶縁体７９によって上面にコーティングされる。２つのセットは、ヘッドからテールへ配置構成される、すなわち、Ｅ板７０の第１のスタックはＩ板７７の第２のスタックの上に重ね合わされ、Ｉ板７１の第１のスタックはＥ板７６の第２のスタックの上に重ね合わされる。第２のスタックの絶縁体７９は、２つのセットを分離するエアギャップのキャリブレーション、および前記の説明における図１０のδ２によって指定される厚さを確実にする。
【０２２５】
単一の第２の高Ｊｓ材料が立方体組織を有する合金ＦｅＮｉ  ３０〜８０％と一緒に本発明によるトランスコアの補完要素を形成するために使用された場合について説明された。しかし、異なるそれぞれの割合で、いくつかのそのような高Ｊｓ材料、たとえばＦｅ−３％  Ｓｉ  Ｇｏｓｓ組織合金およびＦｅ−５０％  Ｃｏ合金を使用することが企図され得る。ボトムラインは、立方体組織を含む３０〜８０％  ＦｅＮｉがコア内に体積で支配的な材料に留まることである。立方体組織ＦｅＮｉ板を使用するコアの大部分に対する場合と同様に、補完要素内の様々な高Ｊｓ材料の分布は、均質組成のスタックまたはランダム分布組成のスタックの形態で行われ得るが、これは、コアの２つの個片が所与のスタックレベルで互いに向かい合う板の組成の観点から同一であることを前提とする。
【０２２６】
本発明は、三相トランスコア「Ｅ＋Ｅ」または「Ｅ＋Ｉ」の場合について説明され図示されている。しかし、コアが「Ｃ＋Ｃ」（図５および図６）に似た形状、または正方形もしくは長方形の形態であり、各側は異なるスタックによって形成される、単相トランスの場合にも適用可能である。単相構造は、この場合に、存在するすべての実施例に適用される最小重量電力が三相の解決方法に比べて重量電力の効果がかなり低いことがよく知られている単相構造には適用されないことを考慮して、実施例１８ｔｅｒ  Ｉｎｖ（Ｔａｂｌｅ  ４（表４））にも表されている。
【０２２７】
切削個片の面上に絶縁コーティングをすること、または切削個片の間に非磁性板を挿入することにより、磁気回路の残留磁気およびトランスの磁化電流をより正確に制御することが可能になる。これは、また、突入性能を高め、トランスの工業生産における生産性も高める。
【符号の説明】
【０２２８】
１  図板
２  「平行」構成
３〜８  側枝
９、１０  背
１３〜１６  外側側枝
１７、１８  背
１９、２０  内側側枝
２１  三相トランスコア
２２  背
２３、２４、２５  枝
２６  Ｅ＋Ｉコア
２７  Ｅ
２８  サブコア
２９、３０、３１  枝
３２  コア
３３、３４  サブコア
３５、３６、３７、３８  枝
３９、４０  背
４１  コア
４２、４３  セット
４４、４５、４６、４７  Ｃ字形のサブコア
４９  トランスコア
５０、５１  外側側枝
５２  内側側枝
５３  スタックＥ
５３’  スタックＥ
５４、５５、５６  巻き線
５７  Ｉスタック
５７’  スタックＩ
５８  背
５９  コア
６０、６１  スタック
６２、６３、６４、６５  外側側枝
６６、６７  内側側枝
６８、６９  背
７０、７１  Ｉ字形の平らな個片
７０  Ｅ板
７２  非磁性絶縁材料
７３  非磁性絶縁体
７４、７５  矢印
７６  Ｅ板
７７  Ｉ板
７８  非磁性絶縁材料
７９  絶縁体
８０  コア
８１  第１の層
８２  スタック
８３  シム
８４  スタック
８５  シム
８６  シム
８７  第２の層
８８、８９  スタック
９０  シム
９１  第３の層
９２  スタック
９３  スタック
９４  シム
【図１−６】
2019537248.tif 000013
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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